JPWO2010113475A1 - Mask blank and transfer mask - Google Patents
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Abstract
[課題]半導体デザインルールにおけるDRAMハーフピッチ(hp)32nm以降の世代で問題となる電磁界(EMF)効果の課題に対し、十分な改善効果を有し、しかも実用性のあるマスクブランク及び転写用マスクを提供する。[解決手段]ArF露光光が適用される転写用マスクを作製するために用いられるマスクブランクであって、透光性基板1上に形成される遮光層11および表面反射防止層12の積層構造からなる遮光膜10と、前記遮光膜10の上方に形成される補助遮光膜20とを備え、前記遮光膜10は、膜厚が40nm以下、かつ光学濃度が2.0以上、2.7以下であり、前記遮光膜10と補助遮光膜20の積層構造における光学濃度が2.8以上であることを特徴とする。[Problem] A mask blank and a transfer material that have a sufficient improvement effect and are practical for the problem of the electromagnetic field (EMF) effect, which is a problem in the generation of DRAM half pitch (hp) 32 nm or later in the semiconductor design rule. Provide a mask. [Solution] A mask blank used for producing a transfer mask to which ArF exposure light is applied, and is formed from a laminated structure of a light shielding layer 11 and a surface antireflection layer 12 formed on a translucent substrate 1. A light shielding film 10 and an auxiliary light shielding film 20 formed above the light shielding film 10. The light shielding film 10 has a film thickness of 40 nm or less and an optical density of 2.0 or more and 2.7 or less. The optical density in the laminated structure of the light shielding film 10 and the auxiliary light shielding film 20 is 2.8 or more.
Description
本発明は、半導体デバイス等の製造において使用されるマスクブランク、及び転写用マスク等に関する。 The present invention relates to a mask blank, a transfer mask, and the like used in manufacturing a semiconductor device and the like.
半導体デバイス等の微細化は、性能、機能の向上(高速動作や低消費電力化等)や低コスト化をもたらす利点があり、微細化はますます加速されている。この微細化を支えているのがリソグラフィ技術であり、転写用マスクは、露光装置、レジスト材料とともにキー技術となっている。
近年、半導体デバイスの設計仕様でいうDRAMハーフピッチ(hp)45nm〜32nm世代の開発が進められている。これはArFエキシマレーザー露光光(以下、ArF露光光)の波長193nmの1/4〜1/6に相当している。特にhp45nm以降の世代では従来の位相シフト法、斜入射照明法や瞳フィルター法などの超解像技術(Resolution Enhancement Technology:RET)と光近接効果補正(Optical Proximity Correction : OPC)技術の適用だけでは不十分となってきており、超高NA技術(液浸リソグラフィ)が必要となってきている。Miniaturization of semiconductor devices and the like has an advantage of improving performance and functions (high-speed operation, low power consumption, etc.) and cost reduction, and miniaturization is increasingly accelerated. Lithography technology supports this miniaturization, and a transfer mask is a key technology along with an exposure apparatus and a resist material.
In recent years, development of the DRAM half pitch (hp) 45 nm to 32 nm generation, which is a design specification of semiconductor devices, has been promoted. This corresponds to 1/4 to 1/6 of the wavelength 193 nm of ArF excimer laser exposure light (hereinafter referred to as ArF exposure light). Especially in the generations after hp45nm, only application of conventional phase shift method, oblique incidence illumination method and pupil filter method such as super-resolution technology (Resolution Enhancement Technology: RET) and optical proximity effect correction (Optical Proximity Correction: OPC) technology. It has become inadequate, and ultra-high NA technology (immersion lithography) has become necessary.
ところで、半導体製造に必要な回路パターンは、複数のフォトマスク(レチクル)パターンによって半導体ウェハに順次露光される。例えば、所定のレチクルがセットされた縮小投影露光装置(露光装置)は、ウェハ上の被投影領域を次々とずらしながら繰り返しパターンを投影露光する(ステップ・アンド・リピート方式)、または、レチクルとウェハを投影光学系に対して同期走査し、繰り返しパターンを投影露光する(ステップ・アンド・スキャン方式)が主流となっている。これらにより、半導体ウェハ内に所定個数分の集積回路チップ領域を形成する。
フォトマスク(レチクル)は、転写パターンを形成した領域と、その外周の領域と、を有する。この外周領域、即ちフォトマスク(レチクル)における四つの辺に沿った周縁の領域は、フォトマスク(レチクル)上の転写パターンをウェハ上の被投影領域を次々とずらしながら順次露光する際に、集積回路チップの形成数を増やす目的で、互いの外周領域が重なるようにして露光、転写される。通常、露光装置のマスクステージには、外周領域への露光光の照射を遮光するための遮蔽板が設けられている。しかし、遮蔽板による露光光の遮蔽では、位置精度の限界や光の回折現象の問題があり、外周領域へ露光光が漏れてしまう(この光を漏れ光という。)ことが避けられない。この外周領域への漏れ光がフォトマスクを透過してしまうと、ウェハ上のレジストを感光させてしまう恐れがある。このような重ね露光によるウェハ上のレジスト感光を防ぐ目的で、フォトマスクの外周領域には遮光帯(遮光体の帯、遮光体リング)をマスク加工にて作製する。また、この外周領域の遮光帯を形成する領域においては、重ね露光によるウェハ上のレジスト感光を抑制するには、通常、OD値(光学濃度)が3以上あると望ましいとされており、少なくとも2.8程度は必要とされている。By the way, circuit patterns necessary for semiconductor manufacture are sequentially exposed on a semiconductor wafer by a plurality of photomask (reticle) patterns. For example, a reduction projection exposure apparatus (exposure apparatus) on which a predetermined reticle is set projects and exposes a pattern repeatedly while shifting the projection area on the wafer one after another (step-and-repeat method), or the reticle and wafer. Are scanned with respect to the projection optical system, and a repeated pattern is projected and exposed (step-and-scan method). As a result, a predetermined number of integrated circuit chip regions are formed in the semiconductor wafer.
The photomask (reticle) has an area where a transfer pattern is formed and an area around the area. This peripheral area, that is, the peripheral area along the four sides of the photomask (reticle) is integrated when the transfer pattern on the photomask (reticle) is sequentially exposed while sequentially shifting the projected areas on the wafer. In order to increase the number of circuit chips formed, exposure and transfer are performed so that the outer peripheral regions overlap each other. Usually, the mask stage of the exposure apparatus is provided with a shielding plate for shielding exposure light to the outer peripheral region. However, the shielding of the exposure light by the shielding plate poses problems of positional accuracy limitations and light diffraction phenomenon, and it is inevitable that the exposure light leaks to the outer peripheral area (this light is referred to as leakage light). If the leakage light to the outer peripheral region passes through the photomask, the resist on the wafer may be exposed. For the purpose of preventing resist exposure on the wafer due to such overexposure, a light-shielding band (light-shielding body band, light-shielding body ring) is produced by mask processing in the outer peripheral region of the photomask. In addition, in the area where the light shielding band is formed in the outer peripheral area, it is generally desirable that the OD value (optical density) is 3 or more in order to suppress resist exposure on the wafer due to overexposure, and at least 2 About 8 is required.
バイナリマスクの場合、遮光膜は、遮光膜の遮光性が高いため、転写パターン領域に遮光膜パターンを形成すると共に、転写パターン領域の外周の領域に遮光帯を形成する役割も有する。
遮光膜を薄膜化すると、OD値(光学濃度)が減少してしまう。クロム系の遮光膜では、一般に必要とされているOD=3 を達成するために、60nm程度のトータルの膜厚が最低限必要であり、大幅な薄膜化は困難である(例えば、特許文献1の[0005]欄参照)。
また、例えば、MoSi系材料の積層構造からなる遮光膜、例えば基板側からMoSiN主遮光層/MoSiON反射防止層の積層構造からなる遮光膜等、を備えるいわゆるバイナリ型フォトマスクの場合においても、必要とされているOD=2.8を達成するために、通常60nm程度のトータルの膜厚が最低限必要であり、大幅な薄膜化は困難である(特許文献2)。In the case of a binary mask, since the light shielding film has a high light shielding property, the light shielding film has a role of forming a light shielding film pattern in the transfer pattern region and also forming a light shielding band in an outer peripheral region of the transfer pattern region.
When the light shielding film is made thinner, the OD value (optical density) decreases. A chromium-based light-shielding film requires a total film thickness of about 60 nm in order to achieve OD = 3, which is generally required, and it is difficult to reduce the thickness significantly (for example, Patent Document 1). [Refer to [0005] column).
Further, for example, it is necessary even in the case of a so-called binary photomask having a light shielding film having a laminated structure of MoSi-based materials, for example, a light shielding film having a laminated structure of MoSiN main light shielding layer / MoSiON antireflection layer from the substrate side. In order to achieve OD = 2.8, the total film thickness of about 60 nm is usually the minimum required, and it is difficult to make a significant thin film (Patent Document 2).
一方、微細かつ高密度な転写パターンを1枚の転写用マスクに作製することにも限界が生じ始めている。このリソグラフィ技術の問題の解決手段の1つとして、ダブルパターニング/ダブル露光技術が開発されてきている。ダブルパターン/ダブル露光技術は、いずれも、1つの微細・高密度の転写パターンを2つの比較的疎なパターン(第1のパターン、第2のパターン)となるように分割し、その2つのパターンについてそれぞれ転写用マスクを作製する。そして、この2枚セットの転写用マスクで、ウェハ上のレジストに微細かつ高密度な転写パターンを転写するリソグラフィ技術である。 On the other hand, there is a limit to producing a fine and high-density transfer pattern on a single transfer mask. A double patterning / double exposure technique has been developed as one of means for solving the problems of the lithography technique. In both double pattern / double exposure technologies, one fine and high-density transfer pattern is divided into two relatively sparse patterns (first pattern and second pattern), and the two patterns A transfer mask is prepared for each of the above. This is a lithography technique in which a fine and high-density transfer pattern is transferred to a resist on a wafer using the two-sheet transfer mask.
ところで、半導体デバイスの設計仕様でいうDRAMハーフピッチ(hp)32nm以降の世代のバイナリマスクにおいては、ArF露光光の波長193nmよりも転写用マスク上の転写パターンの線幅の方が小さく、またこれに対応するための超解像技術を採用していったことにより、転写パターン領域 (メインパターン領域)の遮光膜パターンの膜厚が厚いと、電磁界(EMF : ElectroMagnetics Field)効果に起因するバイアスが大きくなるという問題が生じてきている。電磁界(EMF)効果に係るバイアスは、ウェハ上のレジストへの転写パターン線幅のCD精度に大きな影響を与える。このため、電磁界効果のシミュレーションを行い、EMFバイアスによる影響を抑制するための転写用マスクに作製する転写パターンの補正を行う必要がある。この転写パターンの補正計算は、EMFバイアスが大きいほど複雑化する。また、補正後の転写パターンもEMFバイアスが大きいほど複雑化していき、転写マスク作製に大きな負荷がかかる。EMFに起因するバイアスが大きくなることで、これらの新たな課題が発生していた。 By the way, in the generation of binary masks of DRAM half pitch (hp) 32 nm or later in the design specifications of semiconductor devices, the line width of the transfer pattern on the transfer mask is smaller than the wavelength of 193 nm of ArF exposure light. As a result of adopting super-resolution technology to cope with this, if the thickness of the light-shielding film pattern in the transfer pattern area (main pattern area) is large, the bias caused by the electromagnetic field (EMF) effect Has become a problem. The bias related to the electromagnetic field (EMF) effect greatly affects the CD accuracy of the transfer pattern line width to the resist on the wafer. For this reason, it is necessary to perform a simulation of an electromagnetic field effect and to correct a transfer pattern produced on a transfer mask for suppressing the influence of an EMF bias. This transfer pattern correction calculation becomes more complicated as the EMF bias increases. Also, the corrected transfer pattern becomes more complex as the EMF bias increases, and a larger load is imposed on the transfer mask fabrication. These new challenges have arisen as the bias due to EMF increases.
他方、ダブルパターニング/ダブル露光技術を用いることで、1枚の転写用マスクに形成される転写パターンの線幅は比較的広くなるため、前記の電磁界効果に起因する問題は生じにくくはなる。しかし、特にダブル露光技術の場合においては、ウェハ上の同じレジストに2枚の転写用マスクで2回露光する。従来の縮小投影露光装置での1枚の転写用マスクを用いたウェハ上のレジストに対する露光(これをシングル露光という。)において、転写パターンの外周領域への漏れ光に起因するウェハ上の重なり露光部分では、最大4回分露光される。よって、遮光帯を通過するわずかな光量の露光光が4回露光してもウェハ上のレジストが感光しないだけの光学濃度を遮光帯で確保できていれば十分であった。これに対して、ダブル露光技術を用いた場合、2枚の転写用マスクで2回露光するため、ウェハ上の重なり露光部分には、最大8回露光されることになる。このため、ダブル露光技術に用いる転写用マスクは、遮光帯を透過する露光光が8回露光してもウェハ上のレジストが感光しないだけの光学濃度が確保されている遮光帯を有する必要がある。そして、遮光帯に必要な光学濃度は、少なくとも3.1は必要と考えられる。 On the other hand, by using the double patterning / double exposure technique, the line width of the transfer pattern formed on one transfer mask becomes relatively wide, so that the problem caused by the electromagnetic field effect is less likely to occur. However, particularly in the case of the double exposure technique, the same resist on the wafer is exposed twice with two transfer masks. In exposure on a resist on a wafer using a single transfer mask in a conventional reduction projection exposure apparatus (this is called single exposure), overlapping exposure on the wafer due to light leaking to the outer peripheral area of the transfer pattern In the portion, the exposure is performed up to four times. Therefore, it is sufficient if the light shielding band can secure an optical density sufficient to prevent the resist on the wafer from being exposed to light even when a small amount of exposure light passing through the light shielding band is exposed four times. On the other hand, when the double exposure technique is used, since the exposure is performed twice with two transfer masks, the overlapping exposure portion on the wafer is exposed a maximum of eight times. For this reason, the transfer mask used in the double exposure technique needs to have a light-shielding band that secures an optical density sufficient to prevent the resist on the wafer from being exposed to light even when the exposure light transmitted through the light-shielding band is exposed eight times. . The optical density necessary for the light-shielding band is considered to be at least 3.1.
光学濃度3.1以上を確保するには、遮光膜の膜厚を従来よりも厚くする必要がある。ダブル露光技術では、従来では困難であった転写パターンの線幅を実現する技術であるため、2つの比較的疎な転写パターンに分割しても、その転写パターン線幅にそれほど余裕があるわけではない。従来よりも遮光膜の膜厚が厚くなると、電磁界効果の影響は軽視できない。仮に、従来と同程度の膜厚でダブル露光技術に用いる遮光帯として必要な光学濃度を確保できたとしても、今後も転写パターンの微細化・高密度化は進んでいくことが予想されることから、2つに分割した転写パターン線幅でも、現状のシングル露光用の転写用マスクで問題となっている電磁界効果の影響と同じ課題が発生することが容易に予想される。 In order to ensure an optical density of 3.1 or more, it is necessary to make the thickness of the light shielding film thicker than before. The double exposure technology is a technology that realizes the line width of the transfer pattern, which was difficult in the past, so even if it is divided into two relatively sparse transfer patterns, the transfer pattern line width does not have much room. Absent. If the thickness of the light-shielding film is thicker than before, the influence of the electromagnetic field effect cannot be neglected. Even if the optical density required for the shading band used in the double exposure technology can be secured with the same film thickness as before, it is expected that the transfer pattern will continue to become finer and more dense. Therefore, even with the transfer pattern line width divided into two, it is easily expected that the same problem as the influence of the electromagnetic field effect which is a problem in the current transfer mask for single exposure will occur.
バイナリマスクのマスク設計における光学シミュレーションは、設計された転写パターンが被転写体(ウェハ上のレジスト等)に設計通りに露光転写されるために、追加配置すべきOPCやSRAF等の補正パターンの形状やパターン線幅の補正量(バイアス量)等を算出することを大きな目的としている。このマスク設計の光学シミュレーションにTMA(Thin Mask Analysis)がある。TMAは、転写用マスクの遮光膜が、膜厚がゼロで所定の光学濃度を有しているという理想上の膜として補正パターンの形状やパターン線幅の補正量を算出するものである。理想上の膜で行う簡易的なシミュレーションであるため、シミュレーションの計算負荷が小さいという大きなメリットがある。しかし、EMF効果については考慮されていないシミュレーションであるため、EMF効果の影響が大きくなる近年の微細パターンでは、TMAのシミュレーション結果だけでは不十分であった。 Optical simulations in binary mask design are based on the shape of correction patterns such as OPC and SRAF that should be additionally placed so that the designed transfer pattern can be exposed and transferred onto the transfer object (resist on the wafer) as designed. The main purpose is to calculate the correction amount (bias amount) of the pattern line width. An optical simulation of this mask design is TMA (Thin Mask Analysis). TMA calculates the correction pattern shape and the correction amount of the pattern line width as an ideal film in which the light shielding film of the transfer mask has a predetermined optical density with a film thickness of zero. Since this is a simple simulation performed with an ideal film, there is a great merit that the calculation load of the simulation is small. However, since the simulation does not consider the EMF effect, the TMA simulation result alone is not sufficient for the recent fine pattern in which the influence of the EMF effect becomes large.
本発明者らは、上記電磁界(EMF)効果の課題に関し、鋭意開発を行った。
まず、EMF効果の影響が小さい遮光膜であれば、TMAのシミュレーションを利用しやすくなり、EMFバイアスの補正計算の負荷を小さくすることができるということに着目した。さらに、EMF効果の影響の小さい遮光膜について研究した結果、バイナリマスクにおける遮光膜の膜厚が40nm以下であると、EMFバイアス低減に顕著な改善効果が認められることがシミュレーションで解った。すなわち、遮光膜の膜厚が40nm以下であると、EMFバイアスの影響を補正するための転写パターンの補正計算負荷が小さくなり、転写マスク作製の負荷も小さくなる。さらに、遮光膜の膜厚が35nm以下であると、EMFバイアスが大幅に低減できることもシミュレーションによって判明した。しかしながら、同じ膜厚で比較して光学濃度が高い材料と考えられる金属シリサイド系(MoSi系、WSi等)材料を選択しても、光学濃度が2.8で膜厚が40nm以下である条件を満たすことは容易ではないことがわかった。さらに、金属シリサイド系材料を始めとする光学濃度が高い材料は、露光光に対する反射率が高い。遮光膜は、転写用マスク作製後において、転写パターンとして遮光膜が露出する表面の露光光に対する反射率が所定値以下(例えば、40%以下)の低反射となるようにする必要がある。薄膜化を実現するには、遮光膜は遮光層と表面反射防止層の少なくとも2層構造にする必要がある。表面反射防止層は、表面反射を低減させるためにある程度の透過率を確保する必要があるため、光学濃度の面ではあまり寄与することはできない。The inventors of the present invention have intensively developed the above-mentioned problem of the electromagnetic field (EMF) effect.
First, we focused on the fact that a light-shielding film that is less affected by the EMF effect makes it easier to use TMA simulations and can reduce the load of EMF bias correction calculation. Furthermore, as a result of research on a light-shielding film having a small influence of the EMF effect, it was found by simulation that a remarkable improvement effect is recognized in reducing the EMF bias when the thickness of the light-shielding film in the binary mask is 40 nm or less. That is, when the thickness of the light-shielding film is 40 nm or less, the transfer pattern correction calculation load for correcting the influence of the EMF bias decreases, and the transfer mask manufacturing load also decreases. Furthermore, it has been found by simulation that the EMF bias can be significantly reduced when the thickness of the light shielding film is 35 nm or less. However, even if a metal silicide-based (MoSi-based, WSi, etc.) material that is considered to be a material having a high optical density compared with the same film thickness is selected, the condition that the optical density is 2.8 and the film thickness is 40 nm or less It turns out that it is not easy to meet. Furthermore, a material having a high optical density such as a metal silicide material has a high reflectance with respect to exposure light. The light-shielding film needs to have a low reflectivity with respect to the exposure light on the surface where the light-shielding film is exposed as a transfer pattern after fabrication of the transfer mask, with a predetermined value or less (for example, 40% or less). In order to realize a thin film, the light shielding film needs to have at least a two-layer structure of a light shielding layer and a surface antireflection layer. Since the surface antireflection layer needs to secure a certain degree of transmittance in order to reduce surface reflection, it cannot contribute much in terms of optical density.
本発明者らは、従来バイナリ転写用マスクの遮光膜に必要とされている光学濃度2.8以上であって、露光光に対する望ましい表面反射率である30%以下であり、さらに膜厚が40nm以下である遮光膜の実現可能性について、実験やシミュレーション等で検証を行った。その結果、既存の膜材料では全ての条件を満たすことは困難であることが判明した。しかし、遮光膜の光学濃度の下限値を従来よりも下げる(例えば、2.0以上)ことが可能であれば、露光光に対する望ましい表面反射率である30%以下であり、さらに膜厚が40nm以下である遮光膜は実現可能であることも分かった。ただ、バイナリ転写用マスクの遮光膜の光学濃度を下げた場合、この転写用マスクを用いて被転写体(ウェハ上のレジスト等)に露光転写を行ったときに、被転写体上で従来と遜色ない十分なコントラストを得ることができるかという検証がこれまでされていなかった。これは、従来のバイナリ転写用マスクでは、ODを下げなければならないほど膜厚が薄い遮光膜の必要性があまりなかったことや、マスク作製プロセスを考慮すると、転写パターンを形成する遮光膜を遮光帯の形成にもそのまま利用することが最もシンプルであったことなどがあると考えられる。本発明者らは、この点についても実験やシミュレーションを行い、従来よりも光学濃度の下限値を下げても、遜色ないコントラストを得ることができることを突き止めた。 The inventors of the present invention have an optical density of 2.8 or more, which is conventionally required for a light shielding film of a binary transfer mask, 30% or less, which is a desirable surface reflectance with respect to exposure light, and a film thickness of 40 nm. The feasibility of the following light-shielding film was verified through experiments and simulations. As a result, it has been found that it is difficult to satisfy all the conditions with existing film materials. However, if the lower limit value of the optical density of the light-shielding film can be lowered (for example, 2.0 or more) compared to the conventional case, it is 30% or less, which is a desirable surface reflectance for exposure light, and the film thickness is 40 nm. It was also found that the following light shielding film is feasible. However, when the optical density of the light shielding film of the binary transfer mask is lowered, when this transfer mask is used for exposure transfer to the transfer target (resist on the wafer, etc.), Until now, it has not been verified whether sufficient contrast comparable to that can be obtained. This is because in the conventional binary transfer mask, there is not much need for a light-shielding film that is so thin that the OD must be lowered, and considering the mask manufacturing process, the light-shielding film that forms the transfer pattern is shielded from light. It may be the simplest to use as it is for the formation of the belt. The present inventors also conducted experiments and simulations on this point, and found that even if the lower limit value of the optical density was lowered as compared with the conventional case, a comparable contrast could be obtained.
本発明は、半導体デバイスの設計仕様でいうDRAMハーフピッチ(hp)32nm以降の世代で問題となる電磁界(EMF)効果の課題に対し、十分な改善効果を有し、しかも実用性のあるマスクブランク及び転写用マスクの提供を目的とする。
本発明者らは、半導体デバイスの設計仕様でいうDRAMハーフピッチ(hp)32nm以降の世代で問題となる電磁界(EMF)効果の課題に対し、
転写パターン領域の転写パターンを形成するための遮光膜と、転写パターン領域の外周領域に遮光帯(遮光リング)を形成する補助のための補助遮光膜(補助遮光膜は転写パターン領域には形成されない)薄膜とを備える構成とし、
転写パターン領域の転写パターンを形成するための遮光膜は、前記課題を十分に改善し要求水準を満たすことのできる膜厚と転写に必要な光学濃度を併せ持つ薄膜で形成することによって、前記課題を十分に改善し要求水準を達成(実現)できることを見い出した。The present invention is a mask which has a sufficient improvement effect and a practicality for the problem of the electromagnetic field (EMF) effect which becomes a problem in the generation of DRAM half pitch (hp) 32 nm or later, which is a design specification of a semiconductor device. An object is to provide a blank and a transfer mask.
The present inventors have addressed the problem of the electromagnetic field (EMF) effect, which is a problem in the generation after DRAM half pitch (hp) 32 nm, which is a design specification of a semiconductor device.
A light shielding film for forming a transfer pattern in the transfer pattern area and an auxiliary light shielding film for assisting formation of a light shielding band (light shielding ring) in the outer peripheral area of the transfer pattern area (the auxiliary light shielding film is not formed in the transfer pattern area) ) With a thin film,
The light-shielding film for forming the transfer pattern in the transfer pattern region is formed of a thin film having a film thickness that can sufficiently satisfy the above-mentioned problem and satisfy the required level and an optical density necessary for transfer. It was found that it could be improved sufficiently to achieve (realize) the required level.
また、上記に加えて、転写パターン領域の外周領域において、補助遮光膜は、遮光膜との積層で、十分な光学濃度(例えば2.8以上、好ましくは3.0以上)を有する遮光帯(遮光リング)を形成でき実用性を確保できることを見い出し、本発明を完成するに至った。 In addition to the above, in the outer peripheral region of the transfer pattern region, the auxiliary light shielding film is a laminate with the light shielding film and has a light shielding band having a sufficient optical density (for example, 2.8 or more, preferably 3.0 or more). It was found that a light-shielding ring) can be formed and practicality can be secured, and the present invention has been completed.
本発明は、以下の構成を有する。
(構成1)
ArF露光光が適用される転写用マスクを作製するために用いられるマスクブランクであって、
透光性基板上に形成される遮光層および表面反射防止層の積層構造からなる遮光膜と、前記遮光膜の上方に形成される補助遮光膜とを備え、
前記遮光膜は、膜厚が40nm以下、かつ露光光に対する光学濃度が2.0以上、2.7以下であり、
前記遮光層は、膜厚が15nm以上、35nm以下であり、
前記遮光膜と補助遮光膜の積層構造における露光光に対する光学濃度が2.8以上である
ことを特徴とするマスクブランク。
(構成2)
前記表面反射防止層は、膜厚が5nm以上、20nm以下、かつ露光光に対する表面反射率が30%以下であることを特徴とする構成1に記載のマスクブランク。
(構成3)
前記遮光膜と補助遮光膜の積層構造における露光光に対する光学濃度が3.1以上であることを特徴とする構成1または2のいずれかに記載のマスクブランク。
(構成4)
前記遮光層は、遷移金属シリサイドを90%以上含有する
ことを特徴とする構成1から3のいずれかに記載のマスクブランク。
(構成5)
前記遮光層中の遷移金属シリサイドは、モリブデンシリサイドであり、モリブデンの含有量が9原子%以上、40原子%以下である
ことを特徴とする構成4に記載のマスクブランク。
(構成6)
前記表面反射防止層は、遷移金属シリサイドを主成分とする材料からなる
ことを特徴とする構成1から5のいずれかに記載のマスクブランク。
(構成7)
前記補助遮光膜は、前記遮光膜をエッチングするときに用いられるエッチングガスに対して耐性を有する
ことを特徴とする構成lから6のいずれかに記載のマスクブランク。
(構成8)
前記補助遮光膜は、クロムに、窒素、酸素のうち少なくともいずれかの成分を含み、膜中のクロムの含有量が50原子%以下であり、かつ、膜厚が20nm以上である
ことを特徴とする構成1から7のいずれかに記載のマスクブランク。
(構成9)
構成1から8のいずれかに記載のマスクブランクを用いて作製される転写用マスク。The present invention has the following configuration.
(Configuration 1)
A mask blank used for producing a transfer mask to which ArF exposure light is applied,
A light shielding film having a laminated structure of a light shielding layer and a surface antireflection layer formed on a light transmissive substrate, and an auxiliary light shielding film formed above the light shielding film,
The light shielding film has a film thickness of 40 nm or less and an optical density with respect to exposure light of 2.0 or more and 2.7 or less,
The light shielding layer has a thickness of 15 nm or more and 35 nm or less,
A mask blank having an optical density of 2.8 or more with respect to exposure light in a laminated structure of the light shielding film and the auxiliary light shielding film.
(Configuration 2)
2. The mask blank according to Configuration 1, wherein the surface antireflection layer has a film thickness of 5 nm or more and 20 nm or less, and a surface reflectance for exposure light of 30% or less.
(Configuration 3)
3. The mask blank according to claim 1, wherein an optical density with respect to exposure light in the laminated structure of the light shielding film and the auxiliary light shielding film is 3.1 or more.
(Configuration 4)
4. The mask blank according to any one of configurations 1 to 3, wherein the light shielding layer contains 90% or more of transition metal silicide.
(Configuration 5)
The mask blank according to Configuration 4, wherein the transition metal silicide in the light shielding layer is molybdenum silicide, and the molybdenum content is 9 atomic% or more and 40 atomic% or less.
(Configuration 6)
6. The mask blank according to any one of configurations 1 to 5, wherein the surface antireflection layer is made of a material containing transition metal silicide as a main component.
(Configuration 7)
The mask blank according to any one of Structures 1 to 6, wherein the auxiliary light shielding film has resistance to an etching gas used when etching the light shielding film.
(Configuration 8)
The auxiliary light-shielding film contains at least one of nitrogen and oxygen in chromium, the chromium content in the film is 50 atomic% or less, and the film thickness is 20 nm or more. The mask blank according to any one of configurations 1 to 7.
(Configuration 9)
A transfer mask produced using the mask blank according to any one of Configurations 1 to 8.
本発明によれば、転写用マスクを作製する際に、ArF露光光を適用するリソグラフィであって、半導体デバイスの設計仕様でいうDRAMハーフピッチ(hp)32nm以降の世代において顕著となってきている電磁界(EMF)効果に係る様々な課題を解決するために薄膜化の必要な遮光膜を、被転写体(ウェハ上のレジスト等)に転写パターンを形成するために必要な最低限の光学濃度を確保するようにし、重ね露光による漏れ光の影響を低減するために必要な遮光帯を、遮光膜と補助遮光膜の積層構造によって必要な光学濃度を確保できるようにしたことにより、電磁界(EMF)効果に係る様々な課題の解決と、重ね露光による漏れ光に係る課題の解決の両立を図ることできるマスクブランクおよび転写用マスクを提供することができる。 According to the present invention, lithography for applying ArF exposure light when producing a transfer mask has become prominent in generations after DRAM half pitch (hp) 32 nm, which is a semiconductor device design specification. Minimum optical density required to form a light-shielding film that needs to be thinned in order to solve various problems related to the electromagnetic field (EMF) effect, and a transfer pattern on the transfer target (resist on the wafer, etc.) In order to secure the required optical density by the laminated structure of the light shielding film and the auxiliary light shielding film, the light shielding band necessary for reducing the influence of the leakage light due to the overexposure can be secured. It is possible to provide a mask blank and a transfer mask capable of achieving both the resolution of various problems related to the EMF) effect and the problem related to the leakage light caused by the overexposure.
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のマスクブランクは、ArF露光光が適用される転写用マスクを作製するために用いられるマスクブランクであって、透光性基板上に形成される遮光層および表面反射防止層の積層構造からなる遮光膜と、遮光膜の上方に形成される補助遮光膜とを備え、遮光膜は、膜厚が40nm以下であり、かつ露光光に対する光学濃度が2.0以上、2.7以下であり、遮光層は、膜厚が15nm以上、35nm以下であり、遮光膜と補助遮光膜の積層構造における露光光に対する光学濃度が2.8以上であることを特徴としている。
また、本発明のマスクブランクにおいては、表面反射防止層は、膜厚が5nm以上、20nm以下、かつ露光光に対する表面反射率が30%以下であることが好ましい。
このような構成にすることで、半導体デバイスの設計仕様でいうDRAMハーフピッチ(hp)32nm以降の世代で問題となる電磁界効果(EMF)の課題に対し、十分な改善効果を有し、しかも重ね露光における漏れ光の課題に対しても十分な効果を有するマスクブランク及び転写用マスクを提供することができる。Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The mask blank of the present invention is a mask blank used for producing a transfer mask to which ArF exposure light is applied, and has a laminated structure of a light shielding layer and a surface antireflection layer formed on a translucent substrate. A light shielding film and an auxiliary light shielding film formed above the light shielding film. The light shielding film has a thickness of 40 nm or less and an optical density with respect to exposure light of 2.0 or more and 2.7 or less. The light shielding layer has a film thickness of 15 nm or more and 35 nm or less, and an optical density with respect to exposure light in a laminated structure of the light shielding film and the auxiliary light shielding film is 2.8 or more.
In the mask blank of the present invention, the surface antireflection layer preferably has a film thickness of 5 nm or more and 20 nm or less and a surface reflectance of 30% or less for exposure light.
With such a configuration, the semiconductor device has a sufficient improvement effect on the electromagnetic field effect (EMF) problem that will be a problem in the generation of DRAM half pitch (hp) 32 nm or later, which is a design specification of a semiconductor device. It is possible to provide a mask blank and a transfer mask that have a sufficient effect on the problem of leakage light in overexposure.
本発明のマスクブランクは、例えば、図1に示すように、透光性基板1上に、遮光層11および表面反射防止層12の積層構造の遮光膜10と、遮光膜10の上方に形成される補助遮光膜20と、レジスト膜100と、を備える。 For example, as shown in FIG. 1, the mask blank of the present invention is formed on a light-transmitting substrate 1 above a light shielding film 10 having a laminated structure of a light shielding layer 11 and a surface antireflection layer 12 and above the light shielding film 10. The auxiliary light shielding film 20 and the resist film 100 are provided.
本発明において、遮光膜10は、ArF露光光が適用されるリソグラフィであって、DRAMハーフピッチ(hp)32nm以降の世代で問題となる、電磁界(EMF)効果の課題を改善し要求水準を満たすことのできる、膜厚及び光学濃度を併せ持つ膜である。このとき、膜厚を薄くすることによる電磁界(EMF)効果の課題改善への寄与と、光学濃度を低くすることにより転写に与える影響と、を勘案し、遮光膜10の膜厚及び光学濃度を決定することが重要である。
膜厚を薄くすることによる電磁界(EMF)効果の課題改善への寄与と転写パターン領域に必要な光学濃度を付与することを勘案すると、遮光膜10の膜厚の上限は40nm以下であることが望ましい。
膜厚を薄くすることによる電磁界(EMF)効果の課題改善への寄与を勘案すると、遮光膜10の膜厚は、35nm以下が好ましく、30nm以下が更に好ましい。
光学濃度を低くすることにより転写に与える影響を勘案すると、遮光膜10の光学濃度の下限は2.0以上が好ましく、2.3(透過率0.05%)以上が好ましい。
なお、遮光膜10の光学濃度は、膜厚が増加すると増加する関係にある(光学濃度は膜厚とほぼ比例関係にある)ので、遮光膜10の光学濃度はその膜厚と無関係に独立して設定することができない。つまり、膜厚を薄くする要求と光学濃度を高くする要求は相反する。遮光膜10の光学濃度は、膜厚が同じであれば高い方が好ましいのであるが、膜厚を薄くすることによる電磁界(EMF)効果の課題改善への寄与を優先し、光学濃度はぎりぎりに抑える観点からは、遮光膜10の光学濃度は、2.7以下が好ましく、2.5以下が更に好ましく、2.3以下が更に好ましい。In the present invention, the light shielding film 10 is a lithography to which ArF exposure light is applied, and improves the problem of the electromagnetic field (EMF) effect, which becomes a problem in the generation after DRAM half pitch (hp) 32 nm, and meets the required level. It is a film having both a film thickness and an optical density that can be satisfied. At this time, the film thickness and optical density of the light-shielding film 10 are considered in consideration of the contribution to the problem improvement of the electromagnetic field (EMF) effect by reducing the film thickness and the influence on the transfer by reducing the optical density. It is important to determine
Considering the contribution to improving the problem of the electromagnetic field (EMF) effect by reducing the film thickness and giving the necessary optical density to the transfer pattern region, the upper limit of the film thickness of the light shielding film 10 is 40 nm or less. Is desirable.
Considering the contribution to improving the problem of the electromagnetic field (EMF) effect by reducing the film thickness, the thickness of the light shielding film 10 is preferably 35 nm or less, and more preferably 30 nm or less.
Considering the effect on transfer by lowering the optical density, the lower limit of the optical density of the light shielding film 10 is preferably 2.0 or more, and preferably 2.3 (transmittance 0.05%) or more.
Since the optical density of the light shielding film 10 increases as the film thickness increases (the optical density is approximately proportional to the film thickness), the optical density of the light shielding film 10 is independent regardless of the film thickness. Cannot be set. That is, the request to reduce the film thickness and the request to increase the optical density are contradictory. The optical density of the light-shielding film 10 is preferably higher if the film thickness is the same. However, priority is given to the contribution to the improvement of the electromagnetic field (EMF) effect by reducing the film thickness, and the optical density is barely limited. From the viewpoint of suppressing the optical density, the optical density of the light shielding film 10 is preferably 2.7 or less, more preferably 2.5 or less, and further preferably 2.3 or less.
遮光膜10の全体での光学濃度は、ほとんど遮光層11が寄与するものである。表面反射防止層12は、露光装置の縮小光学系のレンズで反射される一部の露光光を遮光膜10でさらに反射してしまうことを抑制するために設けているものであり、露光光がある程度透過するように調整されている。これにより、遮光膜10の表面での全反射を抑制し、干渉効果を利用する等して露光光を減衰させることができている。表面反射防止層12は、この所定の透過率が得られるように設計されていることから、遮光膜10全体への光学濃度の寄与度は小さい。以上のことから、遮光膜10の光学濃度の調整は、基本的に遮光層11で行う。すなわち、遮光層11で光学濃度2.0以上を確保できると望ましい。
遮光膜10のArF露光光に対する表面反射率としては、40%以下を確保する必要性が高く、30%以下であると好ましく、さらに25%以下であると好ましく、遮光膜1全体の膜厚が許容範囲内であれば20%以下が確保できると最も好ましい。
また、表面反射率を所定値(30%)以下に抑制するためには、表面反射防止層12の膜厚は5nm以上とする必要性が高く、表面反射率を25%以下に抑制するには5nmよりも大きいことが望ましい。また、より低反射率(20%以下)とするには、膜厚を7nm以上とすることが望ましい。さらに、生産安定性の観点や、転写用マスクを作製した後のマスク洗浄の繰り返しによる表面反射防止層12の膜減りを考慮すると、表面反射防止層12の膜厚は10nm以上あると好ましい。また、表面反射防止層12は、層の厚さが20nm以下であることが望ましく、17nm以下であるとより望ましい。遮光膜10全体の薄膜化を考慮すると15nm以下が最も望ましい。The optical density of the entire light shielding film 10 is almost contributed by the light shielding layer 11. The surface antireflection layer 12 is provided in order to prevent a part of the exposure light reflected by the lens of the reduction optical system of the exposure apparatus from being further reflected by the light shielding film 10. It is adjusted to transmit to some extent. Thereby, the total reflection on the surface of the light shielding film 10 is suppressed, and the exposure light can be attenuated by utilizing the interference effect. Since the surface antireflection layer 12 is designed to obtain this predetermined transmittance, the contribution of the optical density to the entire light shielding film 10 is small. From the above, the adjustment of the optical density of the light shielding film 10 is basically performed by the light shielding layer 11. That is, it is desirable that the light shielding layer 11 can ensure an optical density of 2.0 or more.
As the surface reflectance of the light shielding film 10 with respect to ArF exposure light, it is highly necessary to secure 40% or less, preferably 30% or less, more preferably 25% or less, and the entire thickness of the light shielding film 1 is reduced. If it is within the allowable range, it is most preferable that 20% or less can be secured.
Further, in order to suppress the surface reflectance to a predetermined value (30%) or less, it is highly necessary that the film thickness of the surface antireflection layer 12 is 5 nm or more, and to suppress the surface reflectance to 25% or less. It is desirable to be larger than 5 nm. In order to obtain a lower reflectance (20% or less), the film thickness is desirably 7 nm or more. Further, considering the production stability and the reduction in the thickness of the surface antireflection layer 12 due to repeated mask cleaning after the transfer mask is produced, the thickness of the surface antireflection layer 12 is preferably 10 nm or more. Further, the surface antireflection layer 12 preferably has a layer thickness of 20 nm or less, and more preferably 17 nm or less. In consideration of thinning of the entire light shielding film 10, the thickness is most preferably 15 nm or less.
本発明においては、補助遮光膜20は、遮光膜10との積層構造で少なくとも光学濃度が2.8以上の遮光性を確保する必要がある。例えば、遮光膜10が光学濃度2.0である場合、補助遮光膜20は光学濃度が0.8以上である必要がある。遮光帯において、遮光膜10の光学濃度と合わせて、光学濃度が2.8以上の遮光性を確保するためである。 In the present invention, the auxiliary light shielding film 20 needs to ensure a light shielding property of at least an optical density of 2.8 or more in a laminated structure with the light shielding film 10. For example, when the light shielding film 10 has an optical density of 2.0, the auxiliary light shielding film 20 needs to have an optical density of 0.8 or more. This is because, in the light shielding zone, together with the optical density of the light shielding film 10, a light shielding property with an optical density of 2.8 or more is ensured.
図1は、本発明の第1の実施形態に係るマスクブランクの一例を示す。
第1の実施形態は、図1に示すように、透光性基板1上に、遮光層11と表面反射防止層12の積層構造からなる遮光膜10と、遮光膜10上に形成された補助遮光膜20と、レジスト膜100を有する。FIG. 1 shows an example of a mask blank according to the first embodiment of the present invention.
In the first embodiment, as shown in FIG. 1, a light shielding film 10 having a laminated structure of a light shielding layer 11 and a surface antireflection layer 12 on an optically transparent substrate 1, and an auxiliary formed on the light shielding film 10. A light shielding film 20 and a resist film 100 are provided.
図2は、本発明の第2の実施形態に係るマスクブランクの一例を示す。
第2の実施形態は、図2に示すように、透光性基板1上に、遮光層11と表面反射防止層12の積層構造からなる遮光膜10と、遮光膜10上に形成された補助遮光膜20と、補助遮光膜20上に形成されたエッチングマスク膜(ハードマスクとも称される、以下同様)30と、エッチングマスク膜30上に形成された密着性向上層60と、レジスト膜100を有する。FIG. 2 shows an example of a mask blank according to the second embodiment of the present invention.
In the second embodiment, as shown in FIG. 2, a light shielding film 10 having a laminated structure of a light shielding layer 11 and a surface antireflection layer 12 on an optically transparent substrate 1, and an auxiliary formed on the light shielding film 10. The light shielding film 20, the etching mask film (also referred to as a hard mask, hereinafter the same) 30 formed on the auxiliary light shielding film 20, the adhesion improving layer 60 formed on the etching mask film 30, and the resist film 100 Have
図3は、本発明の第3の実施形態に係るマスクブランクの一例を示す。
第3の実施形態は、図3に示すように、透光性基板1上に、遮光層11と表面反射防止層12の積層構造からなる遮光膜10と、遮光膜10上に形成された補助遮光膜20と、補助遮光膜20上に形成されたエッチングマスク膜30と、その上に形成された第2エッチングマスク膜40と、レジスト膜100を有する。FIG. 3 shows an example of a mask blank according to the third embodiment of the present invention.
In the third embodiment, as shown in FIG. 3, a light shielding film 10 having a laminated structure of a light shielding layer 11 and a surface antireflection layer 12 on an optically transparent substrate 1, and an auxiliary formed on the light shielding film 10. The light-shielding film 20 includes an etching mask film 30 formed on the auxiliary light-shielding film 20, a second etching mask film 40 formed thereon, and a resist film 100.
図4は、本発明の第4の実施形態に係るマスクブランクの一例を示す。
第4の実施形態は、図4に示すように、透光性基板1上に、遮光層11と表面反射防止層12の積層構造からなる遮光膜10と、遮光膜10上に形成されたエッチングストッパ兼マスク層21と、その上に形成された補助遮光層22の積層構造からなる補助遮光膜20と、補助遮光膜20上に形成された密着性向上層60と、レジスト膜100を有する。FIG. 4 shows an example of a mask blank according to the fourth embodiment of the present invention.
In the fourth embodiment, as shown in FIG. 4, a light shielding film 10 having a laminated structure of a light shielding layer 11 and a surface antireflection layer 12 on a light transmitting substrate 1, and etching formed on the light shielding film 10. The auxiliary light-shielding film 20 having a laminated structure of the stopper / mask layer 21 and the auxiliary light-shielding layer 22 formed thereon, the adhesion improving layer 60 formed on the auxiliary light-shielding film 20, and the resist film 100 are provided.
図5は、本発明の第5の実施形態に係るマスクブランクの一例を示す。
第5の実施形態は、図5に示すように、透光性基板1上に、遮光層11と表面反射防止層12の積層構造からなる遮光膜10と、遮光膜10上に形成されたエッチングストッパ兼マスク層21と、その上に形成された補助遮光層22の積層構造からなる補助遮光膜20と、補助遮光膜20上に形成されたエッチングマスク膜70と、レジスト膜100を有する。FIG. 5 shows an example of a mask blank according to the fifth embodiment of the present invention.
In the fifth embodiment, as shown in FIG. 5, a light shielding film 10 having a laminated structure of a light shielding layer 11 and a surface antireflection layer 12 on a light transmissive substrate 1, and etching formed on the light shielding film 10. It has an auxiliary light shielding film 20 having a laminated structure of a stopper / mask layer 21 and an auxiliary light shielding layer 22 formed thereon, an etching mask film 70 formed on the auxiliary light shielding film 20, and a resist film 100.
本発明において、前記遮光膜と補助遮光膜の積層層構造における露光光に対する光学濃度が3.1以上であることが好ましい。
上記第1〜第5の実施形態は、シングル露光、ダブルパターニング、ダブル露光に用いられるバイナリマスクブランク及び転写マスクに適用できる。In the present invention, it is preferable that the optical density with respect to exposure light in the laminated layer structure of the light shielding film and the auxiliary light shielding film is 3.1 or more.
The first to fifth embodiments can be applied to binary mask blanks and transfer masks used for single exposure, double patterning, and double exposure.
シングル露光(Single Exposure)やダブルパターニングに用いられる転写マスクの場合、遮光膜と補助遮光膜とから作製される遮光帯における光学濃度は2.8以上(透過率で0.16%以下)であることが好ましく、さらには3.0以上(透過率で0.1%以下)であるとより好ましい。例えば、遮光膜10の光学濃度が2.0である場合、補助遮光膜20は、光学濃度が0.8以上であることが好ましく、さらには1.0以上であるとより好ましい。
これに対し、ダブル露光(Double Exposure)に用いられる転写マスクの場合、遮光帯における光学濃度は3.1以上(透過率で0.08%以下)であることが好ましい。例えば、遮光膜10の光学濃度が2.0である場合、補助遮光膜20の光学濃度は1.1以上であることが好ましい。また、遮光帯に求められる光学濃度をより確実な3.3以上(透過率で0.05%以下)とする場合においては、補助遮光膜20の光学濃度を1.3以上とするとよい。さらに、遮光帯に求められる光学濃度を3.5以上(透過率で0.03%以下)とする場合においては、補助遮光膜20の光学濃度を1.5以上とするとよい。In the case of a transfer mask used for single exposure or double patterning, the optical density in the light shielding band produced from the light shielding film and the auxiliary light shielding film is 2.8 or more (transmittance is 0.16% or less). It is more preferable that it is 3.0 or more (transmittance is 0.1% or less). For example, when the optical density of the light shielding film 10 is 2.0, the auxiliary light shielding film 20 preferably has an optical density of 0.8 or higher, and more preferably 1.0 or higher.
On the other hand, in the case of a transfer mask used for double exposure, the optical density in the light shielding zone is preferably 3.1 or more (transmittance is 0.08% or less). For example, when the optical density of the light shielding film 10 is 2.0, the optical density of the auxiliary light shielding film 20 is preferably 1.1 or more. In addition, when the optical density required for the light shielding band is more reliably 3.3 or more (transmittance is 0.05% or less), the optical density of the auxiliary light shielding film 20 is preferably 1.3 or more. Further, when the optical density required for the light shielding band is 3.5 or more (transmittance is 0.03% or less), the optical density of the auxiliary light shielding film 20 is preferably 1.5 or more.
本発明では、遮光膜10と、補助遮光膜20は、別の膜として構成しているため、ダブル露光(Double Exposure)など、遮光帯を形成すべき領域に高い光学濃度が必要となった場合においても、遮光膜パターン(従ってEMF特性)に影響を与えることなく、容易に対応できる。
なお、ダブルパターニングとは、ウェハに対するレジスト塗布、露光、現像、レジスト剥離の一連の工程を2回行い、パターニングを行う方法をいう。つまり、ウェハ上のレジストに対しては、従来のシングル露光と同じく、1回の転写パターンの露光が行われるものであり、漏れ光による重なり露光部分では最大4回分の露光となる。In the present invention, since the light shielding film 10 and the auxiliary light shielding film 20 are configured as separate films, a high optical density is required in a region where a light shielding band is to be formed, such as double exposure. However, it can be easily handled without affecting the light shielding film pattern (and thus the EMF characteristics).
Double patterning refers to a patterning method in which a series of steps of resist coating, exposure, development, and resist stripping are performed twice on a wafer. That is, the resist on the wafer is subjected to one transfer pattern exposure as in the case of conventional single exposure, and exposure is performed up to four times in the overlapping exposure portion due to leakage light.
本発明において、遮光層11は、遮光性が非常に高い材料が好ましく、クロムに比べ遮光性が高い材料で構成することが好ましい。
遮光層11は、クロム系に比べ、光学濃度の高い、遷移金属シリサイド系、Ta系材料を用いることが好ましい。また、これらの材料について光学濃度を更に高めるべく開発された材料を用いることが好ましい。
本発明において、遷移金属は、モリブデン(Mo)、タンタル(Ta)、クロム(Cr)、タングステン(W)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)、ニッケル(Ni)、パラジウム(Pb)、ハフニウム(Hf)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、プラチナ(Pt)の何れか一つ又は合金からなる。
遮光層11は、遮光性を極限まで高めた材料(高MoSi系)が好ましい。遮光層11は、Ta系材料(TaN,TaB,TaBN等)を用いることもできる。
本発明において、遮光層11としては、遷移金属や、遷移金属のシリサイド、これらに窒素、酸素、炭素、水素、不活性ガス(ヘリウム,アルゴン,キセノン等)等を含む化合物、などで構成できるが、この場合、膜厚が40nm以下であり、かつ表面反射防止層12との組み合わせで光学濃度が2.0以上の条件を満たす膜であることが必要である。In the present invention, the light shielding layer 11 is preferably made of a material having a very high light shielding property, and is preferably composed of a material having a light shielding property higher than that of chromium.
The light shielding layer 11 is preferably made of a transition metal silicide-based or Ta-based material having a higher optical density than chromium-based. Moreover, it is preferable to use the material developed in order to raise optical density further about these materials.
In the present invention, transition metals are molybdenum (Mo), tantalum (Ta), chromium (Cr), tungsten (W), titanium (Ti), zirconium (Zr), vanadium (V), niobium (Nb), nickel ( It is made of any one of Ni), palladium (Pb), hafnium (Hf), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), platinum (Pt) or an alloy.
The light shielding layer 11 is preferably made of a material (high MoSi type) having a light shielding property enhanced to the limit. The light shielding layer 11 can also use a Ta-based material (TaN, TaB, TaBN, etc.).
In the present invention, the light shielding layer 11 can be composed of a transition metal, a transition metal silicide, a compound containing nitrogen, oxygen, carbon, hydrogen, an inert gas (helium, argon, xenon, etc.), or the like. In this case, it is necessary that the film has a film thickness of 40 nm or less and a film satisfying an optical density of 2.0 or more in combination with the surface antireflection layer 12.
本発明において、前記遮光層は、遷移金属シリサイドを90%以上含有する材料からなることが好ましい。
表面反射防止層12を含む遮光膜10全体での膜厚が40nm以下であっても光学濃度2.0以上という高い遮光性を得るためである。また、この遮光性を確保するため、遮光層11中には、遷移金属シリサイド以外の物質(炭素、水素、酸素、窒素、不活性ガス(ヘリウム,アルゴン,キセノン等)等)の合計量は10%未満とする必要がある。10%未満であれば、遮光性能の低下にはほとんど影響を与えずに済むためである。In the present invention, the light shielding layer is preferably made of a material containing 90% or more of transition metal silicide.
This is because even if the film thickness of the entire light shielding film 10 including the surface antireflection layer 12 is 40 nm or less, a high light shielding property of an optical density of 2.0 or more is obtained. In order to ensure this light shielding property, the total amount of substances (carbon, hydrogen, oxygen, nitrogen, inert gas (helium, argon, xenon, etc.)) other than transition metal silicide is 10 in the light shielding layer 11. Must be less than%. This is because if it is less than 10%, the light-shielding performance is hardly affected.
遮光層11は、例えば、MoSi系材料を遮光層11として用いる場合は、膜厚34〜30nmで光学濃度2.3〜2.0、TaN系材料を遮光層11として用いる場合は、膜厚34〜30nmで光学濃度2.3〜2.0とできる。また、MoSi系材料を用いた遮光層11と表面反射防止層12との積層構造で膜厚が40nm以下の遮光膜の場合、遮光層11の膜厚が15nm以上で光学濃度2.0以上とすることが可能である。Ta系材料を用いた遮光層11と表面反射防止層12との積層構造で膜厚が40nm以下の遮光膜の場合、遮光層11の膜厚が21nm以上で光学濃度2.0以上とすることが可能である。
現在のところ(現在開発されている最も遮光性の高い材料を用いた場合)、例えば、光学濃度を低くすることにより転写に与える影響に関し許容できる光学濃度を2.0とすると、膜厚を薄くすることによる電磁界(EMF)効果の課題改善への寄与を最大とし得る遮光膜10の膜厚は30nmである。For example, when the MoSi-based material is used as the light-shielding layer 11, the light-shielding layer 11 has an optical density of 2.3 to 2.0 at a film thickness of 34 to 30 nm, and when the TaN-based material is used as the light-shielding layer 11, the film thickness 34. The optical density can be 2.3 to 2.0 at ˜30 nm. Further, in the case of a light shielding film having a thickness of 40 nm or less with a laminated structure of the light shielding layer 11 and the surface antireflection layer 12 using MoSi-based material, the thickness of the light shielding layer 11 is 15 nm or more and the optical density is 2.0 or more. Is possible. In the case of a light-shielding film having a thickness of 40 nm or less with a laminated structure of the light-shielding layer 11 and the surface antireflection layer 12 using a Ta-based material, the thickness of the light-shielding layer 11 is 21 nm or more and the optical density is 2.0 or more. Is possible.
At present (when using the most light-shielding material that is currently developed), for example, if the allowable optical density with respect to the effect on the transfer by reducing the optical density is 2.0, the film thickness is reduced. The film thickness of the light-shielding film 10 that can maximize the contribution to improving the problem of the electromagnetic field (EMF) effect is 30 nm.
本発明のマスクブランクにおいては、前記表面反射防止層は、遷移金属シリサイドを主成分とする材料からなることが好ましい。
表面反射防止層12は、遮光層11との積層構造で所定値以上の表面反射率が得られるのであれば、基本的にいずれの材料でも適用可能ではあるが、遮光層11と同じターゲットで成膜できる材料を用いることが好ましい。遮光層11に遷移金属シリサイド系材料を適用した場合には、表面反射防止層12には、遷移金属シリサイド(MSi)を主成分とする材料(MSiO,MSiN,MSiON,MSiOC,MSiCN,MSiOCN等)が好ましい。また、遮光層11にTa系材料を適用した場合には、表面反射防止層12には、Taを主成分とする材料(TaO,TaON,TaBO,TaBON等)が好ましい。In the mask blank of the present invention, the surface antireflection layer is preferably made of a material mainly composed of transition metal silicide.
The surface antireflection layer 12 is basically applicable to any material as long as a surface reflectance of a predetermined value or more can be obtained in a laminated structure with the light shielding layer 11, but is made of the same target as the light shielding layer 11. It is preferable to use a material capable of forming a film. When a transition metal silicide-based material is applied to the light shielding layer 11, the surface antireflection layer 12 is made of a material mainly containing transition metal silicide (MSi) (MSiO, MSiN, MSiON, MSiOC, MSiCN, MSiOCN, etc.) Is preferred. In addition, when a Ta-based material is applied to the light shielding layer 11, a material mainly composed of Ta (TaO, TaON, TaBO, TaBON, etc.) is preferable for the surface antireflection layer 12.
本発明において、前記遮光膜10または遮光層11は、遷移金属(M)、ケイ素(Si)に加え、炭素(C)、水素(H)の少なくとも一方を含む材料を含有することが好ましい。
遷移金属(M)、ケイ素(Si)に加え、炭素(C)、水素(H)の少なくとも一方を含む遮光膜10は、スパッタ成膜時に膜中に、酸化しづらい状態になっている、ケイ素炭化物(Si−C結合)、遷移金属炭化物(M−C結合、例えばMo−C結合)、水素化ケイ素(Si−H結合)、が形成されることにより、耐光性等に優れる。また、化学結合状態として、M(遷移金属)−Si結合、Si−Si結合、M−M結合、M−C結合、Si−C結合、Si−H結合を含んでいる。In the present invention, the light shielding film 10 or the light shielding layer 11 preferably contains a material containing at least one of carbon (C) and hydrogen (H) in addition to the transition metal (M) and silicon (Si).
The light shielding film 10 containing at least one of carbon (C) and hydrogen (H) in addition to the transition metal (M) and silicon (Si) is not easily oxidized in the film during sputtering film formation. By forming carbide (Si—C bond), transition metal carbide (M—C bond, for example, Mo—C bond), and silicon hydride (Si—H bond), light resistance and the like are excellent. Further, the chemical bond state includes M (transition metal) -Si bond, Si-Si bond, MM bond, MC bond, Si-C bond, and Si-H bond.
本発明において、前記遮光膜10または前記遮光層11として、遷移金属(M)、ケイ素(Si)に加え、炭素(C)、水素(H)の少なくとも一方を含む材料からなる膜を用いることにより、下記(1)〜(3)の作用効果が得られる。
(1)ArFエキシマレーザーを総照射量30kJ/cm2となるように連続照射した場合(即ち従前のマスクの繰り返し使用期間を超えて累積的に照射された場合)であっても、これに起因して生じる、遮光膜パターンの線幅の太り(CD変化量)は、10nm以下、好ましくは5nm以下に抑えることが可能となる。これにより、耐光性を向上させ、転写用マスク寿命を著しく改善できる。
(2)C及び/又はH(ケイ素炭化物、遷移金属炭化物、水素化ケイ素)の存在によりエッチングレートは速くなるため、レジスト膜を厚膜化することはなく、解像性や、パターン精度が悪化することはない。また、エッチング時間を短縮することができるので、遮光膜上にエッチングマスク膜を有する構成の場合、エッチングマスク膜のダメージを少なくすることができ、高精細のパターニングが可能となる。
(3)ArFエキシマレーザー光の累積的な照射によって生じる、遷移金属(例えばMo)の析出を低減できるので、遷移金属(例えばMo)の析出によるガラス基板や膜上への堆積物を少なくすることができる。このため、前記堆積物による欠陥を抑制できる。In the present invention, as the light shielding film 10 or the light shielding layer 11, a film made of a material containing at least one of carbon (C) and hydrogen (H) in addition to transition metal (M) and silicon (Si) is used. The following effects (1) to (3) can be obtained.
(1) Even when the ArF excimer laser is continuously irradiated so as to have a total irradiation amount of 30 kJ / cm 2 (that is, when it is irradiated cumulatively beyond the period of repeated use of the previous mask) Thus, the increase in the line width (CD variation) of the light shielding film pattern can be suppressed to 10 nm or less, preferably 5 nm or less. Thereby, the light resistance can be improved and the life of the transfer mask can be remarkably improved.
(2) Since the etching rate is increased due to the presence of C and / or H (silicon carbide, transition metal carbide, silicon hydride), the resist film is not thickened, and resolution and pattern accuracy deteriorate. Never do. In addition, since the etching time can be shortened, in the case of a structure having an etching mask film on the light shielding film, damage to the etching mask film can be reduced, and high-definition patterning is possible.
(3) Since deposition of transition metal (for example, Mo) caused by cumulative irradiation of ArF excimer laser light can be reduced, deposits on a glass substrate or film due to deposition of transition metal (for example, Mo) should be reduced. Can do. For this reason, the defect by the said deposit can be suppressed.
本発明においては、炭素を含むターゲット又は炭素を含む雰囲気ガスを用いてスパッタリング成膜することによって、遷移金属、ケイ素、炭素を含み、ケイ素炭化物及び/又は遷移金属炭化物を有してなる薄膜を形成できる。
ここで、炭化水素ガスは、例えば、メタン(CH4)、エタン(C2H6)、プロパン(C3H8)、ブタン(C4H10)等である。
炭化水素ガスを用いることにより、膜中に炭素と水素(ケイ素炭化物、遷移金属炭化物、水素化ケイ素)を導入できる。
炭素を含むターゲットを用いることにより、膜中に炭素(ケイ素炭化物、遷移金属炭化物)のみ導入できる。この場合、MoSiCターゲットを用いる態様の他、Moターゲット及びSiターゲットのいずれか一方又は双方にCを含むターゲットを用いる態様や、MoSiターゲット及びCターゲットを用いる態様、が含まれる。In the present invention, a thin film comprising a transition metal, silicon, carbon, silicon carbide and / or transition metal carbide is formed by sputtering film formation using a target containing carbon or an atmospheric gas containing carbon. it can.
Here, the hydrocarbon gas is, for example, methane (CH 4 ), ethane (C 2 H 6 ), propane (C 3 H 8 ), butane (C 4 H 10 ), or the like.
By using hydrocarbon gas, carbon and hydrogen (silicon carbide, transition metal carbide, silicon hydride) can be introduced into the film.
By using a target containing carbon, only carbon (silicon carbide, transition metal carbide) can be introduced into the film. In this case, in addition to the embodiment using the MoSiC target, an embodiment using a target containing C in one or both of the Mo target and the Si target, and an embodiment using the MoSi target and the C target are included.
本発明においては、水素を含む雰囲気ガスを用いてスパッタリング成膜することによって、遷移金属、ケイ素、水素を含み、水素化ケイ素を有してなる薄膜を形成できる。
この方法では、膜中に水素(水素化ケイ素)のみ導入できる。
この方法では、MoSiターゲットを用いる態様の他、Moターゲット及びSiターゲットを用いる態様、が含まれる。また、この方法においてさらに膜中に炭素(ケイ素炭化物、遷移金属炭化物)を含ませる場合には、MoSiCターゲットを用いる態様の他、Moターゲット及びSiターゲットのいずれか一方又は双方にCを含むターゲットを用いる態様や、MoSiターゲット及びCターゲットを用いる態様、が含まれる。In the present invention, a thin film containing a transition metal, silicon, hydrogen, and containing silicon hydride can be formed by sputtering film formation using an atmospheric gas containing hydrogen.
In this method, only hydrogen (silicon hydride) can be introduced into the film.
This method includes an embodiment using a Mo target and an Si target in addition to an embodiment using a MoSi target. Further, in this method, when carbon (silicon carbide, transition metal carbide) is further included in the film, a target containing C in one or both of the Mo target and the Si target is used in addition to the embodiment using the MoSiC target. A mode to use and a mode to use a MoSi target and a C target are included.
本発明においては、前記薄膜は、前記スパッタリング成膜時の前記雰囲気ガスの圧力及び/又は電力を調整して形成されることが好ましい。
雰囲気ガスの圧力が低い(この場合成膜速度が遅い)と炭化物等(ケイ素炭化物や遷移金属炭化物)が形成されやすいと考えられる。また、電力(パワー)を低くすると炭化物等(ケイ素炭化物や遷移金属炭化物)が形成されやすいと考えられる。
本発明は、このように炭化物等(ケイ素炭化物や遷移金属炭化物)が形成され、上述した本発明の作用効果が得られるように、前記スパッタリング成膜時の前記雰囲気ガスの圧力及び/又は電力を調整する。
また、本発明は、スパッタ成膜時に膜中に安定的なSi−C結合及び/又は安定的な遷移金属M−C結合が形成され、上述した本発明の作用効果が得られるように、前記スパッタリング成膜時の前記雰囲気ガスの圧力及び/又は電力を調整する。
これに対し、雰囲気ガスの圧力が高い(この場合成膜速度が速い)と炭化物等(ケイ素炭化物や遷移金属炭化物)が形成されづらいと考えられる。また、電力(パワー)を低くすると炭化物等(ケイ素炭化物や遷移金属炭化物)が形成されづらいと考えられる。In the present invention, the thin film is preferably formed by adjusting the pressure and / or power of the atmospheric gas during the sputtering film formation.
It is considered that when the pressure of the atmospheric gas is low (in this case, the film formation rate is low), carbides (silicon carbide or transition metal carbide) are easily formed. Further, it is considered that when power is lowered, carbides (silicon carbide and transition metal carbide) are easily formed.
In the present invention, carbide and the like (silicon carbide and transition metal carbide) are formed as described above, and the pressure and / or electric power of the atmospheric gas at the time of the sputtering film formation is obtained so that the above-described effects of the present invention can be obtained. adjust.
Further, the present invention provides a stable Si-C bond and / or a stable transition metal MC bond formed in the film during sputtering film formation so that the above-described effects of the present invention can be obtained. The pressure and / or power of the atmospheric gas during sputtering film formation is adjusted.
On the other hand, it is considered that carbide or the like (silicon carbide or transition metal carbide) is difficult to be formed when the pressure of the atmospheric gas is high (in this case, the film forming speed is high). Moreover, it is thought that it is difficult to form carbides (silicon carbides and transition metal carbides) when the power is lowered.
なお、遮光層11中の炭素の含有量は、1原子%より多く、10原子%未満が好ましい。遮光層11の炭素の含有量が1原子%以下の場合には、ケイ素炭化物及び/又は遷移金属炭化物が形成されにくく、炭素の含有量が10原子%以上である場合には遮光層の薄膜化が困難になる。
水素の含有量は、1原子%より多く、10原子未満%が好ましい。遮光層の水素の含有量が1原子%以下の場合には、水素化ケイ素が形成されにくく、水素の含有量が10原子%以上の場合には成膜が困難になる。The carbon content in the light shielding layer 11 is preferably more than 1 atomic% and less than 10 atomic%. When the light shielding layer 11 has a carbon content of 1 atomic% or less, silicon carbide and / or transition metal carbide is difficult to form, and when the carbon content is 10 atomic% or more, the light shielding layer is made thinner. Becomes difficult.
The hydrogen content is preferably more than 1 atomic% and less than 10 atomic%. When the hydrogen content of the light shielding layer is 1 atomic% or less, silicon hydride is hardly formed, and when the hydrogen content is 10 atomic% or more, film formation becomes difficult.
本発明において、前記遮光層11中の遷移金属シリサイドは、モリブデンシリサイドであり、モリブデンの含有量が9原子%以上、40原子%以下であることが好ましい。
クロム系に比べ、光学濃度の高い、MoSi系材料を用いることが好ましいからである。In the present invention, the transition metal silicide in the light shielding layer 11 is molybdenum silicide, and the molybdenum content is preferably 9 atomic% or more and 40 atomic% or less.
This is because it is preferable to use a MoSi-based material having a higher optical density than that of a chromium-based material.
本発明者は、モリブデンの含有量が9原子%以上、40原子%以下であるモリブデンシリサイドを含む遮光層11は、図6に示すとおり、単位膜厚当たりの光学濃度が大きく、ArFエキシマレーザー露光光における遮光性が相対的に大きい遮光層11が得られること、遮光膜10の全体膜厚が、40nm以下(表面反射防止層12の膜厚が5nm以上の場合、遮光層11の膜厚は35nm以下)という従来よりも大幅に薄い層の厚さでも所定の遮光性(光学濃度 2.0以上)が得られることを見い出した。
モリブデンシリサイドを含む遮光層11中のモリブデンの含有量が9原子%以上であると、ΔOD=0.075nm−1@193.4nm以上にできる。モリブデンの含有量が15原子%以上であると、ΔOD=0.08nm−1@193.4nm以上にできるのでより好ましい。モリブデンの含有量が20原子%以上であると、ΔOD=0.082nm−1@193.4nm以上にできるのでさらに好ましい。
モリブデンシリサイドを含む遮光層11中のモリブデンの含有量は、15原子%以上40原子%以下が好ましく、19原子%以上40原子%以下がさらに好ましい。
モリブデンシリサイドは、モリブデンの含有量が高いと、耐薬性や耐洗浄性(特に、アルカリ洗浄や温水洗浄)が低下するという問題がある。転写用マスクとして使用する際の必要最低限の耐薬性、耐洗浄性を確保できるモリブデンの含有量である40原子%以下とすることが好ましい。また、図6でも明らかなようにモリブデンシリサイドの遮光性能は、モリブデン含有量を増やしていくと所定値で頭打ちとなる。モリブデンの含有量は、モリブデンシリサイドの化学量論的に安定な比率にある程度の幅を持たせた程度である40原子%までが上限として好ましく、それ以上の比率でモリブデンを含有させると耐薬性や耐洗浄性が低下する。
また、遮光層11のMo含有量が9原子%以上、40原子%以下の範囲であると、この範囲外の組成に対して、相対的に、フッ素系ガスによるドライエッチングにおけるエッチング速度が大きいので好ましい。The inventor has shown that the light shielding layer 11 containing molybdenum silicide having a molybdenum content of 9 atomic% or more and 40 atomic% or less has a high optical density per unit film thickness as shown in FIG. The light-shielding layer 11 having a relatively large light-shielding property in light is obtained, and the total film thickness of the light-shielding film 10 is 40 nm or less (when the film thickness of the surface antireflection layer 12 is 5 nm or more, the film thickness of the light-shielding layer 11 is It has been found that a predetermined light-shielding property (optical density of 2.0 or more) can be obtained even with a layer thickness of 35 nm or less.
When the molybdenum content in the light shielding layer 11 containing molybdenum silicide is 9 atomic% or more, ΔOD = 0.075 nm −1 @ 193.4 nm or more can be achieved. It is more preferable that the molybdenum content is 15 atomic% or more because ΔOD = 0.08 nm −1 @ 193.4 nm or more. It is more preferable that the molybdenum content is 20 atomic% or more because ΔOD = 0.082 nm −1 @ 193.4 nm or more.
The content of molybdenum in the light shielding layer 11 containing molybdenum silicide is preferably 15 atomic percent or more and 40 atomic percent or less, and more preferably 19 atomic percent or more and 40 atomic percent or less.
Molybdenum silicide has a problem that when the content of molybdenum is high, chemical resistance and cleaning resistance (particularly alkali cleaning and hot water cleaning) decrease. It is preferable to set it to 40 atomic% or less, which is a molybdenum content that can ensure the minimum necessary chemical resistance and washing resistance when used as a transfer mask. Further, as is clear from FIG. 6, the light shielding performance of molybdenum silicide reaches a predetermined value as the molybdenum content increases. The upper limit of the molybdenum content is preferably up to 40 atomic%, which is a degree to which a stoichiometrically stable ratio of molybdenum silicide is given a certain range, and if molybdenum is included at a higher ratio, chemical resistance and Washing resistance is reduced.
Further, when the Mo content of the light shielding layer 11 is in the range of 9 atomic% or more and 40 atomic% or less, the etching rate in dry etching with a fluorine-based gas is relatively large with respect to the composition outside this range. preferable.
なお、モリブデンシリサイドを含む遮光層は、上記の特性、作用効果を損なわない範囲(10%未満)で、他の元素(炭素、酸素、窒素、不活性ガス(ヘリウム、水素、アルゴン、キセノン等)等)を含んでも良い。
本発明において、モリブデンシリサイドからなる遮光層11は、層の厚さの下限側が24nm以上であることが望ましく、27nm以上であるとより望ましく、層の厚さの上限側が、40nm未満であることが望ましく、35nm未満であるとより望ましい。なお、モリブデンシリサイドからなる遮光層11と表面反射防止層12との積層構造で光学濃度2.0以上を確保する構成の場合においては、遮光層11の層の厚さの下限は15nmとすることが可能である。Note that the light-shielding layer containing molybdenum silicide has other elements (carbon, oxygen, nitrogen, inert gas (helium, hydrogen, argon, xenon, etc.) within a range (less than 10%) that does not impair the above characteristics and effects. Etc.).
In the present invention, the light-shielding layer 11 made of molybdenum silicide preferably has a lower layer thickness of 24 nm or more, more preferably 27 nm or more, and an upper layer thickness of less than 40 nm. Desirably, it is more desirable that it is less than 35 nm. In the case of a structure in which an optical density of 2.0 or more is ensured by a laminated structure of the light shielding layer 11 made of molybdenum silicide and the surface antireflection layer 12, the lower limit of the thickness of the light shielding layer 11 is 15 nm. Is possible.
本発明において、MoSi系遮光層11は、スパッタ室内のガス圧、加熱処理によって引張応力と圧縮応力を自在に制御可能である。例えば、MoSi系遮光層11の膜応力を引張応力となるよう制御することによって、表面反射防止層12(例えばMoSiON)の圧縮応力と調和が取れる。つまり、遮光膜10を構成する各層の応力を相殺でき、遮光膜10の膜応力を極力低減できる(実質的にゼロにできる)。 In the present invention, the MoSi light shielding layer 11 can freely control the tensile stress and the compressive stress by the gas pressure and heat treatment in the sputtering chamber. For example, by controlling the film stress of the MoSi light-shielding layer 11 to be a tensile stress, it is possible to match the compressive stress of the surface antireflection layer 12 (for example, MoSiON). That is, the stress of each layer constituting the light shielding film 10 can be offset, and the film stress of the light shielding film 10 can be reduced as much as possible (can be substantially zero).
本発明において、酸素、窒素のうちの少なくとも一方を含むモリブデンシリサイド化合物からなる表面反射防止層12は、MoSiON、MoSiO、MoSiN、MoSiOC、MoSiOCN等が挙げられる。これらのうちでも、耐薬品性、耐熱性の観点からはMoSiO、MoSiONが好ましく、ブランクス欠陥品質の観点からMoSiONが好ましい。また、Mo多くすると耐洗浄性、特にアルカリ(アンモニア水等)や温水に対する耐性が小さくなる。この観点からは、表面反射防止層12中のMoの含有量を極力減らすことが好ましい。 In the present invention, examples of the surface antireflection layer 12 made of a molybdenum silicide compound containing at least one of oxygen and nitrogen include MoSiON, MoSiO, MoSiN, MoSiOC, and MoSiOCN. Among these, MoSiO and MoSiON are preferable from the viewpoint of chemical resistance and heat resistance, and MoSiON is preferable from the viewpoint of blanks defect quality. Further, when Mo is increased, the washing resistance, particularly the resistance to alkali (ammonia water or the like) or warm water is reduced. From this viewpoint, it is preferable to reduce the content of Mo in the surface antireflection layer 12 as much as possible.
また、応力制御を目的として高温で加熱処理(アニール)する際、Moの含有量が多いと膜の表面が白く曇る(白濁する)現象が生じることがわかった。これは、MoOが表面に析出するためであると考えられる。このような現象を避ける観点からは、表面反射防止層12中のMoの含有量は10at%未満であることが好ましい。しかし、Mo含有量が少なすぎる場合、DCスパッタリングの際の異常放電が顕著になり、欠陥発生頻度が高まる。よって、Moは正常にスパッタできる範囲で含有していることが望ましい。他の成膜技術によってはMoを含有せずに成膜可能な場合がある。 Further, it was found that when heat treatment (annealing) is performed at a high temperature for the purpose of stress control, a phenomenon that the surface of the film becomes cloudy white (clouds) occurs when the Mo content is large. This is considered to be because MoO precipitates on the surface. From the viewpoint of avoiding such a phenomenon, the Mo content in the surface antireflection layer 12 is preferably less than 10 at%. However, when the Mo content is too small, abnormal discharge during DC sputtering becomes significant, and the frequency of occurrence of defects increases. Therefore, it is desirable that Mo is contained within a range where it can be sputtered normally. Depending on other film formation techniques, film formation may be possible without containing Mo.
本発明において、前記遮光膜10は、Ta系材料からなることが好ましい。
遮光膜10の全体膜厚が電磁界(EMF)効果の影響が小さくなる膜厚である40nm以下であり、かつ光学濃度2.0以上を確保するには、クロム系に比べ、光学濃度の高い、Ta系材料を用いることが好ましいからである。
Ta系の遮光膜10は、遮光層11と表面反射防止層12をタンタル又はその化合物の積層構造とすることができる。タンタル化合物としては、タンタルの窒化物、酸化物、ホウ化物、炭化物等が挙げられる。In the present invention, the light shielding film 10 is preferably made of a Ta-based material.
In order to ensure that the total film thickness of the light shielding film 10 is 40 nm or less, which is a film thickness that is less affected by the electromagnetic field (EMF) effect, and to ensure an optical density of 2.0 or higher, the optical density is higher than that of a chromium-based film. This is because it is preferable to use a Ta-based material.
In the Ta-based light shielding film 10, the light shielding layer 11 and the surface antireflection layer 12 can have a laminated structure of tantalum or a compound thereof. Examples of tantalum compounds include tantalum nitrides, oxides, borides, carbides, and the like.
本発明においては、遮光膜10は、2層で構成され、タンタルの窒化物からなる遮光層11と、遮光層11の上に接して形成され、タンタルの酸化物からなる表面反射防止層12と、
からなるからなる態様が含まれる。
遮光層11のタンタルを窒化させることによって、転写マスク作製後の遮光膜10の転写パターン側壁の酸化防止が図れる。反面、高い遮光性能を確保するためには、できる限り窒素の含有量を低くすることが望まれる。これらの点を考慮すると、遮光層中の窒素含有量は、1原子%以上20原子%以下が好ましく、5原子%以上10原子%以下であるとより好ましい。
酸素を50原子%以上含有するタンタルの酸化物からなる表面反射防止層12は、反射防止効果に優れるので好ましい。
上記のような構成によって、遮光膜10の表面側の反射防止が図られる。このように、裏面反射防止層を省略した構造によって、より薄膜化を図ることは、電磁界(EMF)効果の課題改善に有効である。In the present invention, the light shielding film 10 includes two layers, a light shielding layer 11 made of tantalum nitride, and a surface antireflection layer 12 made of tantalum oxide, which is formed on and in contact with the light shielding layer 11. ,
The aspect which consists of consists of.
By nitriding the tantalum of the light shielding layer 11, it is possible to prevent oxidation of the transfer pattern side wall of the light shielding film 10 after the transfer mask is produced. On the other hand, in order to ensure high light-shielding performance, it is desirable to reduce the nitrogen content as much as possible. Considering these points, the nitrogen content in the light-shielding layer is preferably 1 atom% or more and 20 atom% or less, and more preferably 5 atom% or more and 10 atom% or less.
The surface antireflection layer 12 made of a tantalum oxide containing 50 atomic% or more of oxygen is preferable because of its excellent antireflection effect.
With the configuration as described above, reflection prevention on the surface side of the light shielding film 10 is achieved. Thus, it is effective to improve the problem of the electromagnetic field (EMF) effect to make the film thinner by a structure in which the back surface antireflection layer is omitted.
本発明においては、遮光膜10が遮光層11と表面反射防止層12の積層構造であり、合計膜厚が40nm以下であり、ArF露光光に対する光学濃度が少なくとも2.0以上、かつ表面反射率が所定値(例えば30%以下)であることが好ましい。
このような遮光膜10を設計する場合、光学濃度に対する寄与を遮光層11にほとんど頼る膜構成とする場合が多いが、表面反射防止層12にも光学濃度に対して多少寄与させる膜構成も可能である、この場合、従来の光学濃度に対する寄与を遮光層11にほとんど頼る膜構成とは、遮光層11と表面反射防止層12の屈折率n、消衰係数kの適正範囲が変わる。なお、以下の屈折率n、消衰係数kは、ArF露光光(波長193nm)に対する数値であり、以降同様とする。In the present invention, the light shielding film 10 has a laminated structure of the light shielding layer 11 and the surface antireflection layer 12, the total film thickness is 40 nm or less, the optical density with respect to ArF exposure light is at least 2.0, and the surface reflectance. Is preferably a predetermined value (for example, 30% or less).
When designing such a light-shielding film 10, a film structure that mostly depends on the light-shielding layer 11 for contribution to the optical density is often used, but a film structure that contributes to the optical density to the surface antireflection layer 12 is also possible. In this case, the appropriate ranges of the refractive index n and the extinction coefficient k of the light shielding layer 11 and the surface antireflection layer 12 are different from the conventional film configuration that relies on the light shielding layer 11 for the contribution to the optical density. The following refractive index n and extinction coefficient k are numerical values for ArF exposure light (wavelength 193 nm), and so on.
表面反射防止層12にも光学濃度に対して多少寄与させる膜構成とする場合においては、遮光層11の消衰係数kを低めにすることが可能となる。例えば、遮光層11の消衰係数kは1.8以上であるとよく、好ましくは1.9以上、より望ましくは2.0以上である。遮光層11の消衰係数kは、2.4以下であるとよく、好ましくは2.3以下、より好ましくは2.2以下である。
一方、この場合における遮光層11の屈折率nは低めであることが望ましい。例えば、遮光層11の屈折率nは1.5以上であるとよく、好ましくは1.6以上、より望ましくは1.7以上である。また、遮光層11の消衰係数kは、2.4以下であるとよく、好ましくは2.0以下、より好ましくは1.8以下である。In the case where the surface antireflection layer 12 also has a film structure that contributes somewhat to the optical density, the extinction coefficient k of the light shielding layer 11 can be lowered. For example, the extinction coefficient k of the light shielding layer 11 may be 1.8 or more, preferably 1.9 or more, and more desirably 2.0 or more. The extinction coefficient k of the light shielding layer 11 is preferably 2.4 or less, preferably 2.3 or less, and more preferably 2.2 or less.
On the other hand, the refractive index n of the light shielding layer 11 in this case is desirably low. For example, the refractive index n of the light shielding layer 11 may be 1.5 or more, preferably 1.6 or more, and more preferably 1.7 or more. Moreover, the extinction coefficient k of the light shielding layer 11 is good in it being 2.4 or less, Preferably it is 2.0 or less, More preferably, it is 1.8 or less.
表面反射防止層12にも光学濃度に対して多少寄与させる膜構成とする場合においては、表面反射防止層12の消衰係数kは高めになる。例えば、表面反射防止層12の消衰係数kは、0.7以上であるとよく、好ましくは0.8以上、より望ましくは0.9以上である。表面反射防止層12の消衰係数kは、1.5以下であるとよく、好ましくは1.4以下、より好ましくは1.3以下である。
一方、この場合における表面反射防止層12の屈折率nは、低反射とするには通常よりも若干低めにすることが望ましい。例えば、表面反射防止層12の屈折率nは1.7以上であるとよく、好ましくは1.8以上、より望ましくは1.9以上である。表面反射防止層12の屈折率nは、2.4以下であるとよく、好ましくは2.2以下、より好ましくは2.0以下である。In the case where the surface antireflection layer 12 also has a film structure that contributes somewhat to the optical density, the extinction coefficient k of the surface antireflection layer 12 is increased. For example, the extinction coefficient k of the surface antireflection layer 12 is preferably 0.7 or more, preferably 0.8 or more, and more desirably 0.9 or more. The extinction coefficient k of the surface antireflection layer 12 is preferably 1.5 or less, preferably 1.4 or less, more preferably 1.3 or less.
On the other hand, the refractive index n of the surface antireflection layer 12 in this case is desirably slightly lower than usual for low reflection. For example, the refractive index n of the surface antireflection layer 12 may be 1.7 or more, preferably 1.8 or more, and more desirably 1.9 or more. The refractive index n of the surface antireflection layer 12 is preferably 2.4 or less, preferably 2.2 or less, more preferably 2.0 or less.
本発明において、前記補助遮光膜は、前記遮光膜をエッチングするときに用いられるエッチングガスに対して耐性を有することが好ましい。
例えば、上記の図1から図3の第1〜3の実施形態のように、遮光膜10と接して補助遮光膜20が形成される態様において、遮光膜10のみで転写パターンを形成され、転写パターン領域の外周に遮光帯を形成された転写用マスクを作製可能とするためである。また、補助遮光膜20をエッチングマスクとして、遮光膜10をエッチング可能とするためでもある。In the present invention, it is preferable that the auxiliary light shielding film has resistance to an etching gas used when the light shielding film is etched.
For example, in the embodiment in which the auxiliary light shielding film 20 is formed in contact with the light shielding film 10 as in the first to third embodiments of FIGS. This is because a transfer mask having a light shielding band formed on the outer periphery of the pattern region can be manufactured. This is also because the light shielding film 10 can be etched using the auxiliary light shielding film 20 as an etching mask.
本発明の一態様において、前記補助遮光膜20は、クロム、窒化クロム、酸化クロム、窒化酸化クロム、酸化炭化窒化クロムのいずれかを主成分とする材料で形成されていることが好ましい。
遮光膜10に適用可能な材料(金属シリサイド系、Ta系)は、フッ素系ガスでドライエッチング可能な材料がほとんどである。このため、補助遮光膜20にはフッ素系ガスに対して耐性を有する材料を用いることが好ましい。クロム系の材料は、フッ素系ガスに対する耐性が高く、基本的に塩素と酸素の混合ガスでドライエッチング可能な材料であるため、補助遮光膜20の上層(例えばレジスト膜100等)に形成された転写パターンを補助遮光膜20に転写するドライエッチングを行う際、下層の遮光膜10をエッチングストッパとして機能させることができる。これにより、補助遮光膜20をエッチングマスクとして、下層の遮光膜10をドライエッチングして転写パターンを転写することができ、遮光膜10に高い精度で転写パターンを形成することが可能となる。
本発明において、補助遮光膜20としては、例えば、クロム単体や、クロムに酸素、窒素、炭素、水素からなる元素を少なくとも1種を含むもの(Crを含む材料)、などの材料を用いることができる。前記補助遮光膜20の膜構造としては、上記膜材料からなる単層、複数層構造とすることができる。複数層構造では、異なる組成で段階的に形成した複数層構造や、連続的に組成が変化した膜構造とすることができる。In one aspect of the present invention, the auxiliary light-shielding film 20 is preferably formed of a material mainly containing any one of chromium, chromium nitride, chromium oxide, chromium nitride oxide, and chromium oxycarbonitride.
Most materials (metal silicide type, Ta type) that can be applied to the light shielding film 10 can be dry-etched with a fluorine-based gas. For this reason, it is preferable to use a material having resistance to the fluorine-based gas for the auxiliary light shielding film 20. Since the chromium-based material is highly resistant to fluorine-based gas and is basically a material that can be dry-etched with a mixed gas of chlorine and oxygen, it is formed in the upper layer of the auxiliary light shielding film 20 (for example, the resist film 100). When performing dry etching to transfer the transfer pattern to the auxiliary light shielding film 20, the lower light shielding film 10 can function as an etching stopper. As a result, the transfer pattern can be transferred by dry-etching the lower light shielding film 10 using the auxiliary light shielding film 20 as an etching mask, and the transfer pattern can be formed on the light shielding film 10 with high accuracy.
In the present invention, as the auxiliary light shielding film 20, for example, a material such as chromium alone or a material containing at least one element composed of oxygen, nitrogen, carbon, and hydrogen in chromium (a material containing Cr) is used. it can. As the film structure of the auxiliary light shielding film 20, a single layer or a multiple layer structure made of the above film material can be used. The multi-layer structure can be a multi-layer structure formed stepwise with different compositions, or a film structure in which the composition is continuously changed.
本発明の一態様において、前記補助遮光膜は、クロムに、窒素、酸素のうち少なくともいずれかの成分を含み、膜中のクロムの含有量が50原子%以下であり、かつ、膜厚が20nm以上であることが好ましい。
例えば、上記図1から図3の第1〜3の実施形態において、例えば、遮光膜がMoSi系材料からなる場合にあっては、クロムに、窒素、酸素のうち少なくともいずれかの成分を含み、膜中のクロムの含有量が50原子%以下、好ましくは45原子%以下とすることにより、補助遮光膜20のエッチングレートを高めてレジスト膜厚の低減を図ることができ、かつ、膜厚を20nm以上とすることで補助遮光膜20として必要とされる光学濃度0.8以上を確保することができる。
本発明において、クロム系材料からなる前記補助遮光膜20の膜厚は、20nmから40nmであることが好ましい。In one embodiment of the present invention, the auxiliary light-shielding film contains at least one of nitrogen and oxygen in chromium, the chromium content in the film is 50 atomic% or less, and the film thickness is 20 nm. The above is preferable.
For example, in the first to third embodiments shown in FIGS. 1 to 3, for example, when the light shielding film is made of a MoSi-based material, the chromium contains at least one component of nitrogen and oxygen, When the chromium content in the film is 50 atomic% or less, preferably 45 atomic% or less, the etching rate of the auxiliary light shielding film 20 can be increased to reduce the resist film thickness, and the film thickness can be reduced. By setting the thickness to 20 nm or more, an optical density of 0.8 or more required for the auxiliary light shielding film 20 can be secured.
In the present invention, the auxiliary light shielding film 20 made of a chromium-based material preferably has a thickness of 20 nm to 40 nm.
本発明において、前記補助遮光膜上に、補助遮光膜をエッチングするときに用いられるエッチングガスに対して耐性を有するエッチングマスク膜を備えることが好ましい。
例えば、上記図2および図3の第2および第3の実施形態で、補助遮光膜20が前記のクロム系材料で形成されている場合においては、エッチングマスク膜30としては、塩素と酸素の混合ガスでのドライエッチングへの耐性を有する材料を選定すると好ましい。例えば、ケイ素の酸化物、窒化物、または酸窒化物、あるいは、これらの材料に遷移金属を低比率(8%以下)で含有させた材料が適用可能である。遷移金属としては、遮光層11で適用されているものが好ましい。In the present invention, it is preferable that an etching mask film having resistance to an etching gas used when etching the auxiliary light shielding film is provided on the auxiliary light shielding film.
For example, in the second and third embodiments shown in FIGS. 2 and 3, when the auxiliary light shielding film 20 is formed of the chromium-based material, the etching mask film 30 is a mixture of chlorine and oxygen. It is preferable to select a material having resistance to dry etching with gas. For example, silicon oxide, nitride, or oxynitride, or a material in which a transition metal is contained in these materials at a low ratio (8% or less) can be used. As the transition metal, those applied in the light shielding layer 11 are preferable.
また、図2に示す第2の実施形態のように、レジスト膜100とエッチングマスク膜30との密着性を向上させる密着性向上層60を形成してもよい。密着性向上層60としては、例えば、エッチングマスク膜30の表面にHMDS(ヘキサメチルジシラザン)層を蒸散処理によって形成する構成がまず挙げられる。また、その他として、レジスト膜100にレジストパターンを形成するときに使用する現像液に対しては溶解せず、レジストパターンをマスクにエッチングマスク膜30をドライエッチングするときにはともにエッチングされ、さらにレジストパターンを除去するときの除去処理時(溶剤除去、酸素プラズマアッシング等)にはともに除去される特性を有する樹脂層を形成する構成も挙げられる。 Further, as in the second embodiment shown in FIG. 2, an adhesion improving layer 60 that improves the adhesion between the resist film 100 and the etching mask film 30 may be formed. As the adhesion improving layer 60, for example, a configuration in which an HMDS (hexamethyldisilazane) layer is formed on the surface of the etching mask film 30 by transpiration is first mentioned. In addition, the resist is not dissolved in a developer used when forming a resist pattern on the resist film 100, and is etched together when the etching mask film 30 is dry-etched using the resist pattern as a mask. A structure in which a resin layer having a characteristic of being removed at the time of removal treatment (solvent removal, oxygen plasma ashing, etc.) is also included.
さらに、図3に示す第3の実施形態のように、エッチングマスク膜30(図2のエッチングマスク膜30に相当)上に第2エッチングマスク膜40を形成する構成としてもよい。第2エッチングマスク膜40には、エッチングマスク膜30が前記のケイ素系材料や遷移金属系材料で形成されている場合においては、前記のクロム系材料が好ましい。 Further, as in the third embodiment shown in FIG. 3, the second etching mask film 40 may be formed on the etching mask film 30 (corresponding to the etching mask film 30 in FIG. 2). In the case where the etching mask film 30 is formed of the silicon-based material or the transition metal-based material, the chromium-based material is preferable for the second etching mask film 40.
本発明において、前記補助遮光膜は、補助遮光層と、前記遮光膜および補助遮光層の間に設けられ、前記補助遮光層をエッチングするときに用いられるエッチングガス、および前記遮光膜をエッチングするときに用いられるエッチングガスのいずれに対しても耐性を有するエッチングストッパ兼マスク層と、からなることが好ましい。
また、本発明の一態様において、前記エッチングストッパ兼マスク層は、クロムに、窒素、酸素のうち少なくともいずれかの成分を含み、膜中のクロムの含有量が50原子%以下であり、かつ、膜厚が5nm以上20nm以下であることが好ましい。
さらに、本発明の一態様において、前記補助遮光層は、遷移金属シリサイドを主成分とする材料からなることが好ましい。In the present invention, the auxiliary light shielding film is provided between the auxiliary light shielding layer, the light shielding film and the auxiliary light shielding layer, and an etching gas used for etching the auxiliary light shielding layer, and when the light shielding film is etched. And an etching stopper / mask layer having resistance to any of the etching gases used in the process.
In one embodiment of the present invention, the etching stopper / mask layer includes at least one of nitrogen and oxygen in chromium, and the chromium content in the film is 50 atomic% or less, and The film thickness is preferably 5 nm or more and 20 nm or less.
Furthermore, in one embodiment of the present invention, it is preferable that the auxiliary light shielding layer is made of a material containing transition metal silicide as a main component.
例えば、上記図4の第4の実施形態のように、補助遮光膜20の遮光膜10側にエッチングストッパ兼マスク層21を設けることにより、遮光膜10をエッチングして転写パターンを形成するときのエッチングマスクをエッチングストッパ兼マスク層21とすることができるため、光学濃度の制約のある補助遮光膜20をエッチングマスクとして用いる場合に比べて、エッチングマスクを薄膜化することができるため、遮光膜10により高い精度で転写パターンを形成できる。
補助遮光層22に、遮光膜10をエッチングするときのエッチングガスでエッチングされる材料を選定することができる。補助遮光層22に遮光膜10で適用したものと同じ材料を適用することができる。For example, when the transfer pattern is formed by etching the light shielding film 10 by providing the etching stopper / mask layer 21 on the light shielding film 10 side of the auxiliary light shielding film 20 as in the fourth embodiment of FIG. Since the etching mask can be used as the etching stopper / mask layer 21, the etching mask can be made thinner as compared with the case where the auxiliary light shielding film 20 with optical density restriction is used as the etching mask. Therefore, a transfer pattern can be formed with high accuracy.
For the auxiliary light shielding layer 22, a material to be etched with an etching gas when the light shielding film 10 is etched can be selected. The same material as that applied to the light shielding film 10 can be applied to the auxiliary light shielding layer 22.
本発明において、補助遮光層22としては、金属を含む金属膜を用いることができる。
金属を含む金属膜としては、タンタル、モリブデン、チタン、ハフニウム、タングステンや、これらの元素を含む合金、又は上記元素や上記合金を含む材料(例えば、上記元素や上記合金を含む材料に加え、酸素、窒素、珪素、炭素の少なくとも一つを含む膜)からなる膜が挙げられ、異なる組成で段階的に形成した複数層構造や、連続的に組成が変化した複数層構造とすることができる。In the present invention, a metal film containing metal can be used as the auxiliary light shielding layer 22.
As a metal film containing a metal, tantalum, molybdenum, titanium, hafnium, tungsten, an alloy containing these elements, or a material containing the above elements or the above alloys (for example, oxygen in addition to the above elements or a material containing the above alloys) , A film including at least one of nitrogen, silicon, and carbon), and may have a multi-layer structure formed stepwise with different compositions or a multi-layer structure where the composition is continuously changed.
本発明において、補助遮光層22としては、前記遷移金属のシリサイド、これらに窒素、酸素、炭素、水素、不活性ガス(ヘリウム,アルゴン,キセノン等)等を含む化合物、などで構成することもできる。
本発明において、金属膜としては、アルミニウム、チタン、バナジウム、クロム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ランタン、タンタル、タングステン、シリコン、ハフニウムから選ばれる一種又は二種以上の材料からなる膜、あるいはこれらの窒化物、酸化物、酸窒化物、炭化物などが挙げられる。In the present invention, the auxiliary light shielding layer 22 may be composed of a silicide of the transition metal, a compound containing nitrogen, oxygen, carbon, hydrogen, an inert gas (such as helium, argon, xenon) or the like. .
In the present invention, the metal film is a film made of one or two or more materials selected from aluminum, titanium, vanadium, chromium, zirconium, niobium, molybdenum, lanthanum, tantalum, tungsten, silicon, and hafnium, or nitriding these Products, oxides, oxynitrides, carbides, and the like.
前記補助遮光層22は、MoSi系材料からなることが好ましい。
例えば、遮光膜10をMoSi系材料で構成する場合にあっては、エッチングストッパ兼マスク層21はクロム系材料で構成し、補助遮光層22はMoSi系材料で構成することが好ましいからである。また、MoSi系材料は遮光性が高い膜を選択できるので、補助遮光層22をより薄膜化できる。
本発明において、MoSi系材料からなる前記補助遮光層22の膜厚は、補助遮光層22中のモリブデンの含有量が20原子%の場合、10nmから30nmであることが好ましい。
また、第2の実施形態と同様に、レジスト膜100と補助遮光層22との密着性を向上させる、前記のHMDS層や樹脂層等からなる密着性向上層60を形成する。The auxiliary light shielding layer 22 is preferably made of a MoSi material.
For example, when the light shielding film 10 is made of a MoSi material, the etching stopper / mask layer 21 is preferably made of a chromium material, and the auxiliary light shielding layer 22 is preferably made of a MoSi material. In addition, since the MoSi-based material can select a film having a high light shielding property, the auxiliary light shielding layer 22 can be made thinner.
In the present invention, the thickness of the auxiliary light shielding layer 22 made of a MoSi-based material is preferably 10 nm to 30 nm when the molybdenum content in the auxiliary light shielding layer 22 is 20 atomic%.
Further, as in the second embodiment, the adhesion improving layer 60 made of the HMDS layer, the resin layer, or the like for improving the adhesion between the resist film 100 and the auxiliary light shielding layer 22 is formed.
本発明において、前記の第2エッチングマスク膜40、エッチングマスク膜70、エッチングストッパ兼マスク層21等のエッチングマスク膜は、クロム系材料で構成できる。
これらのようなエッチングマスク膜をクロム系材料で構成することにより薄膜化できる。また、加工精度に優れる。さらに、エッチングマスク膜の上下に接して形成される層に対するエッチング選択性が高く、不要となったエッチングマスク膜を他の層にダメージを与えず除去可能である。
本発明において、前記エッチングマスク膜は、例えば、クロム単体や、クロムに酸素、窒素、炭素、水素からなる元素を少なくとも1種を含むもの(Crを含む材料)、などの材料を用いることができる。エッチングマスク膜の膜構造としては、上記膜材料からなる単層とすることが多いが、複数層構造とすることもできる。また、複数層構造では、異なる組成で段階的に形成した複数層構造や、連続的に組成が変化した膜構造とすることができる。
本発明において、前記エッチングマスク膜は、膜厚が、5nmから20nmであることが好ましい。このような構成によれば、エッチングマスク膜のCD(Critical Dimension)に対する被エッチング膜のCDのシフト量(エッチングマスク層のパターン寸法に対する被エッチング膜のパターン寸法の寸法変化量)が、5nm未満である転写用マスクを得ることが可能となる。In the present invention, the etching mask films such as the second etching mask film 40, the etching mask film 70, and the etching stopper / mask layer 21 may be made of a chromium-based material.
Such an etching mask film can be made thin by forming it with a chromium-based material. Moreover, it is excellent in processing accuracy. Furthermore, the etching selectivity with respect to the layer formed in contact with the upper and lower sides of the etching mask film is high, and the unnecessary etching mask film can be removed without damaging other layers.
In the present invention, for the etching mask film, for example, a material such as chromium alone or a material containing at least one element composed of oxygen, nitrogen, carbon, and hydrogen in chromium (a material containing Cr) can be used. . The film structure of the etching mask film is often a single layer made of the above film material, but may be a multi-layer structure. In addition, the multi-layer structure can be a multi-layer structure formed in stages with different compositions or a film structure in which the composition is continuously changed.
In the present invention, the etching mask film preferably has a thickness of 5 nm to 20 nm. According to such a configuration, the shift amount of the CD of the etching target film with respect to the CD (Critical Dimension) of the etching mask film (the dimensional change amount of the pattern dimension of the etching target film with respect to the pattern dimension of the etching mask layer) is less than 5 nm. A certain transfer mask can be obtained.
本発明において、前記エッチングマスク膜は、クロムに、窒素、酸素のうち少なくともいずれかの成分を含み、膜中のクロムの含有量が50原子%以下であり、かつ、膜厚が5nm以上、20nm以下であることが好ましい。 In the present invention, the etching mask film contains at least one of nitrogen and oxygen in chromium, the chromium content in the film is 50 atomic% or less, and the film thickness is 5 nm or more and 20 nm. The following is preferable.
本発明者は、透光性基板上に、MoSi系遮光膜、Cr系エッチングマスク膜、レジスト膜(膜厚100nm以下)をこの順で(互いに接して)備えるマスクブランクを用いて加工を行う際に、
(1)エッチングマスク膜の膜厚を単に薄くする(例えば20nm以下にする)だけではレジスト膜の膜厚を低減できない場合があること、
(2)レジスト膜の膜厚を低減する観点からは、Cr系エッチングマスク膜は、Cr成分がリッチな材料では塩素系(Cl2+O2)ドライエッチングのエッチングレートが遅いので好ましくなく、従ってこの観点からはCr系エッチングマスク膜は、Cr成分が少なく、高窒化、高酸化されたCr系材料が好ましいこと、
(3)遮光膜パターンのLER(Line Edge Roughness)を低減する観点からは、Cr系
エッチングマスク膜は、Cr成分がリッチな材料の方がフッ素系ドライエッチングに対する耐性が高いので好ましく、従ってこの観点からはCr系エッチングマスク膜は、Cr成分が多いCr系材料が好ましいこと、
(4)上記(2)と(3)はトレードオフの関係にあり、それを考慮すると、Cr系エッチングマスク膜は、膜中のクロムの含有量が50原子%以下で、さらには45原子%以下であることが好ましいこと、更にCr系エッチングマスク膜中のクロムの含有量は35原子%以下であることが好ましいこと、また、Cr系エッチングマスク膜中のクロムの含有量の下限は20原子%以上が好ましく、さらに好ましくは30原子%以上が好ましいこと、特に、エッチングマスク膜が酸化クロム膜の場合は33原子%以上が好ましいこと、
(5)上記(2)及び(4)に関連し(即ちCr系エッチングマスク膜のエッチング時間の短縮に関連し)、レジスト膜の膜厚を低減する観点からは、Cr系エッチングマスク膜の膜厚は20nm以下であることが好ましいこと、
(6)上記(3)及び(4)に関連し(即ちCr系エッチングマスク膜のエッチング耐性に関連し)、下層の遮光膜にマスクパターンを転写するエッチングプロセスが完了するまで、エッチングマスクがマスクパターンを維持できなければならないため、Cr系エッチングマスク膜の膜厚は5nm以上であることが好ましいこと、
を見い出した。When performing processing using a mask blank provided with a MoSi light-shielding film, a Cr-based etching mask film, and a resist film (thickness of 100 nm or less) in this order (in contact with each other) on a translucent substrate In addition,
(1) The thickness of the resist film may not be reduced by simply reducing the thickness of the etching mask film (for example, 20 nm or less).
(2) From the viewpoint of reducing the film thickness of the resist film, the Cr-based etching mask film is not preferable for a material rich in Cr component because the etching rate of chlorine-based (Cl 2 + O 2 ) dry etching is slow. From the viewpoint, the Cr-based etching mask film is preferably a highly nitrided and highly oxidized Cr-based material with a small Cr component.
(3) From the viewpoint of reducing LER (Line Edge Roughness) of the light-shielding film pattern, a Cr-based etching mask film is preferably a material rich in Cr component because it has higher resistance to fluorine-based dry etching. The Cr-based etching mask film is preferably a Cr-based material with a large amount of Cr component.
(4) The above (2) and (3) are in a trade-off relationship, and considering this, the Cr-based etching mask film has a chromium content of 50 atomic% or less, and further 45 atomic%. Preferably, the chromium content in the Cr-based etching mask film is preferably 35 atomic% or less, and the lower limit of the chromium content in the Cr-based etching mask film is 20 atoms. % Or more is preferable, more preferably 30 atomic% or more is preferable. Particularly, when the etching mask film is a chromium oxide film, 33 atomic% or more is preferable.
(5) Related to the above (2) and (4) (that is, related to shortening the etching time of the Cr-based etching mask film), and from the viewpoint of reducing the film thickness of the resist film, the film of the Cr-based etching mask film The thickness is preferably 20 nm or less,
(6) Related to the above (3) and (4) (that is, related to the etching resistance of the Cr-based etching mask film), the etching mask is masked until the etching process for transferring the mask pattern to the lower light shielding film is completed. Since the pattern must be able to be maintained, the thickness of the Cr-based etching mask film is preferably 5 nm or more,
I found out.
本発明においては、前記エッチングマスク膜は、酸化炭化窒化クロム(CrOCN)、酸化炭化クロム(CrOC)、酸化窒化クロム(CrON)、窒化クロム(CrN)、のいずれかを主成分とする材料で形成されていることが好ましい。
Cr系材料は、酸化を進行させるほど塩素系ガスに対するエッチングレートが向上する。また、酸化させたときほどではないが、窒化を進行させても塩素系ガスに対するエッチングレートが向上する。よって、ただ単にエッチングマスク膜のクロム含有量を35原子%以下にするだけでなく、高酸化、高窒化させることが好ましい。
なお、膜の欠陥品質に優れる観点からは、酸化炭化窒化クロム、酸化炭化クロムが好ましい。また、応力の制御性(低応力膜を形成可能)の観点からは、酸化炭化窒化クロム(CrOCN)が好ましい。
エッチングマスク膜の膜構造としては、上記膜材料からなる単層とすることが多いが、複数層構造とすることもできる。また、複数層構造では、異なる組成で段階的に形成した複数層構造や、連続的に組成が変化した膜構造とすることができる。In the present invention, the etching mask film is formed of a material mainly containing any one of chromium oxycarbonitride (CrOCN), chromium oxide carbide (CrOC), chromium oxynitride (CrON), and chromium nitride (CrN). It is preferable that
The etching rate with respect to chlorine-type gas improves, so that Cr-type material advances oxidation. Further, although not as much as when oxidized, the etching rate with respect to the chlorine-based gas is improved even if nitriding is advanced. Therefore, it is preferable to not only make the chromium content of the etching mask film 35 atomic% or less but also highly oxidize and highly nitride.
From the viewpoint of excellent defect quality of the film, chromium oxycarbonitride and chrome oxide are preferable. Further, from the viewpoint of stress controllability (a low stress film can be formed), chromium oxycarbonitride (CrOCN) is preferable.
The film structure of the etching mask film is often a single layer made of the above film material, but may be a multi-layer structure. In addition, the multi-layer structure can be a multi-layer structure formed in stages with different compositions or a film structure in which the composition is continuously changed.
本発明においては、前記エッチングマスク膜は、酸化炭化窒化クロム、あるいは、酸化炭化クロムであり、クロムターゲットを用い、少なくとも、「CO2ガス、N2ガスおよび希ガス」、あるいは、「CO2ガスおよび希ガス」、を含む混合気体を用い(ヒステリシスの小さいガス系を選択し)、かつ、メタルモードから反応モードへの移行が始まる付近の条件、又は反応モード寄り、で成膜されることが好ましい。
DCスパッタにおいて安定的にエッチングレートの速い膜を製造可能となるからである。
詳しくは、図7に示すように、DCスパッタにおいて、プラズマが形成された状態において、縦軸の電圧[V](成膜レートに対応する)と、横軸に示す各ガスの流量との関係を調べる。
横軸に示す各ガスの流量を0から50sccmまで増加させた場合(行きの経路)と、50から0sccmまで減少させた場合(帰りの経路)とは、一致せず、いわゆるヒステリシスを示す。In the present invention, the etching mask film is made of chromium oxycarbonitride or chromium oxycarbide and uses a chromium target, and at least “CO 2 gas, N 2 gas and rare gas” or “CO 2 gas”. And a rare gas ”(select a gas system with low hysteresis), and the film is formed under conditions near the start of the transition from the metal mode to the reaction mode, or near the reaction mode. preferable.
This is because a film having a high etching rate can be stably produced in DC sputtering.
Specifically, as shown in FIG. 7, in DC sputtering, when plasma is formed, the relationship between the voltage [V] on the vertical axis (corresponding to the film formation rate) and the flow rate of each gas shown on the horizontal axis. Check out.
The case where the flow rate of each gas shown on the horizontal axis is increased from 0 to 50 sccm (bound route) and the case where it is decreased from 50 to 0 sccm (return route) do not coincide with each other, and so-called hysteresis is shown.
メタルモードは高電圧(例えば330〜350V)を維持している領域(ArでCrがイオンスパッタされる領域)、遷移領域は電圧が急降下する領域、反応モードは急降下した電圧の急降下後の領域(急降下した電圧290〜310Vを維持している領域)(ガスが活性化し反応性を示す領域)をそれぞれ指す。
メタルモードは、図7(1)では0〜30sccmの領域、図7(2)では0〜25sccmの領域、図7(3)では0〜32sccmの領域である。
遷移領域は、図7(1)では増加モードで35〜50sccmの領域、図7(2)では増加モードで35〜50sccmの領域、図7(3)では増加モードで43〜50sccmの領域である。
反応領域は、図7(1)では減少モードで50〜35sccmの領域、図7(2)では減少モードで50〜35sccmの領域、図7(3)では減少モードで48〜32sccmの領域である。The metal mode is a region maintaining a high voltage (for example, 330 to 350 V) (a region where Cr is ion-sputtered by Ar), the transition region is a region where the voltage suddenly drops, and the reaction mode is a region after the sudden drop of the suddenly dropped voltage ( (Region where the voltage 290 to 310 V, which has dropped rapidly) is maintained (region where gas is activated and shows reactivity).
The metal mode is a region of 0 to 30 sccm in FIG. 7 (1), a region of 0 to 25 sccm in FIG. 7 (2), and a region of 0 to 32 sccm in FIG. 7 (3).
The transition region is a region of 35-50 sccm in the increase mode in FIG. 7 (1), a region of 35-50 sccm in the increase mode in FIG. 7 (2), and a region of 43-50 sccm in the increase mode in FIG. 7 (3). .
The reaction region is a region of 50 to 35 sccm in the decrease mode in FIG. 7 (1), a region of 50 to 35 sccm in the decrease mode in FIG. 7 (2), and a region of 48 to 32 sccm in the decrease mode in FIG. .
メタルモードでは非常に酸化度、窒化度が低いクロムが成膜され、反応モードでは酸化、窒化度の高いクロムが成膜され、メタルモードと反応モードの中間のモード(メタルモードと反応モードとの遷移領域)では条件が安定しないので通常使用しない。
クロムを酸化、窒化させるガス系は種々あるが、図7(3)に示すように、ヒステリシスが大きいガス系(NOガス+希ガス)を用いた場合、DCスパッタで酸化、窒化されたクロムを反応モードで安定して低欠陥で成膜するのは難しい。O2ガス+希ガスを用いた場合も同様である。In the metal mode, a chromium film having a very low degree of oxidation and nitridation is formed. In the reaction mode, a chromium film having a high degree of oxidation and nitridation is formed. In the transition region), the conditions are not stable and are not normally used.
Although there are various gas systems for oxidizing and nitriding chromium, as shown in FIG. 7 (3), when a gas system with large hysteresis (NO gas + noble gas) is used, chromium oxidized and nitrided by DC sputtering is used. It is difficult to stably form a film with low defects in the reaction mode. The same applies when O 2 gas + rare gas is used.
これに対し、図7(1)や図7(2)に示すように、ヒステリシスが小さいガス系を用いた場合(図7(1)では「CO2ガス+希ガス」を用い、図7(2)では「CO2ガス+N2ガス+希ガス」を用いる)、DCスパッタで酸化、窒化されたクロムを反応モード(図7(1)では40〜30sccmの減少モードの領域、図7(2)では35〜25sccmの減少モードの領域)で安定して低欠陥で成膜することができ、しかも得られた酸化、窒化されたクロムはエッチングレートの速い膜を製造できる。特に、図7(1)や図7(2)における流量35sccm付近の増加モードと減少モードが若干ずれた箇所(条件)、すなわちメタルモードから反応モードに行きかけるあたりの条件(メタルモードから反応モードへの移行が始まる付近(間際)の条件)で成膜を行うことで、他の条件に比べ相対的にエッチングレートの速い酸化、窒化されたクロム膜をDCスパッタで安定して低欠陥で製造できる。On the other hand, as shown in FIG. 7 (1) and FIG. 7 (2), when a gas system with small hysteresis is used (in FIG. 7 (1), “CO 2 gas + rare gas” is used, and FIG. 2) “CO 2 gas + N 2 gas + rare gas” is used, and chromium which is oxidized and nitrided by DC sputtering is used in a reaction mode (in FIG. 7A, a reduction mode region of 40 to 30 sccm, FIG. ) In a reduced mode region of 35 to 25 sccm) can be stably formed with low defects, and the obtained oxidized and nitrided chromium can produce a film with a high etching rate. In particular, in FIG. 7 (1) and FIG. 7 (2), where the increase mode and the decrease mode near 35 sccm are slightly deviated (conditions), that is, conditions for going from metal mode to reaction mode (from metal mode to reaction mode). By forming the film in the vicinity (immediately before the transition to), an oxidized and nitrided chromium film having a relatively high etching rate compared to other conditions can be stably produced by DC sputtering with low defects. it can.
本発明の転写用マスクは、上記に記載のマスクブランクを用いて作製される。
すなわち、本発明の転写用マスクは、ArF露光光が適用される転写用マスクであって、透光性基板上に形成される遮光層および表面反射防止層の積層構造からなり、転写パターン領域に転写パターンを有する遮光膜パターンと、転写パターン領域の外周領域における遮光膜パターンの上方に形成され、遮光帯のパターンを有する補助遮光膜パターンとを備え、遮光膜パターンは、膜厚が40nm以下、かつ露光光に対する光学濃度が2.0以上、2.7以下であり、前記遮光膜パターンと補助遮光膜パターンの積層構造で露光光に対する光学濃度が2.8以上の遮光帯が形成されている構成であることが好ましい。
さらに、遮光膜パターン中の遮光層は、膜厚が15nm以上、35nm以下であるとなお好ましい。The transfer mask of the present invention is produced using the mask blank described above.
That is, the transfer mask of the present invention is a transfer mask to which ArF exposure light is applied, and has a laminated structure of a light-shielding layer and a surface antireflection layer formed on a translucent substrate, and is formed in a transfer pattern region. A light-shielding film pattern having a transfer pattern, and an auxiliary light-shielding film pattern having a light-shielding band pattern formed above the light-shielding film pattern in the outer peripheral region of the transfer pattern region, the light-shielding film pattern having a thickness of 40 nm or less, In addition, an optical density with respect to the exposure light is 2.0 or more and 2.7 or less, and a light-shielding band having an optical density with respect to the exposure light of 2.8 or more is formed by the laminated structure of the light-shielding film pattern and the auxiliary light-shielding film pattern. A configuration is preferred.
Furthermore, the light shielding layer in the light shielding film pattern preferably has a film thickness of 15 nm or more and 35 nm or less.
ここで、転写パターン領域とは、遮光膜に転写パターンが配置される(エッチングで形成される)主表面上の領域のことをいう。半導体デバイスに係る転写パターン(マスクパターン)は、132mm×104mmの領域内に配置されることが通常であり、マスクブランク上のレジスト膜に転写パターンを露光描画するときには、遮光膜や透光性基板の欠陥位置に応じて、配置を90度回転させる場合がある。このため、転写パターン領域は、基板の中心を基準とした132mm角内の領域とすることが望ましい。そして、遮光帯は、その転写パターン領域に照射される露光光の漏れ光を遮光するためのものであるので、転写パターン領域の外周の領域に形成されることが望ましい。 Here, the transfer pattern region refers to a region on the main surface where the transfer pattern is disposed on the light shielding film (formed by etching). A transfer pattern (mask pattern) relating to a semiconductor device is usually arranged in a 132 mm × 104 mm region, and when a transfer pattern is exposed and drawn on a resist film on a mask blank, a light shielding film or a translucent substrate is used. Depending on the defect position, the arrangement may be rotated 90 degrees. For this reason, the transfer pattern region is desirably a region within a 132 mm square with respect to the center of the substrate. The light shielding band is intended to shield the leakage light of the exposure light applied to the transfer pattern area, and is preferably formed in the outer peripheral area of the transfer pattern area.
これにより、半導体デバイスの設計仕様でいうDRAMハーフピッチ(hp)32nm以降の世代で問題となる電磁界(EMF)効果の課題に対し、十分な改善効果を有し、しかも実用性のある転写用マスクを提供できる。
なお、本発明の転写用マスクは、シングル露光、ダブルパターニング、ダブル露光に用いられる転写マスクに適用できる。As a result, it has a sufficient improvement effect on the problem of the electromagnetic field (EMF) effect which is a problem in the generation of DRAM half pitch (hp) 32 nm or later, which is a design specification of a semiconductor device, and has a practical use for transfer. A mask can be provided.
The transfer mask of the present invention can be applied to a transfer mask used for single exposure, double patterning, and double exposure.
本発明において、クロム系薄膜のドライエッチングには、塩素系ガスと酸素ガスとを含む混合ガスからなるドライエッチングガスを用いることが好ましい。この理由は、クロムと酸素、窒素等の元素とを含む材料からなるクロム系薄膜に対しては、上記のドライエッチングガスを用いてドライエッチングを行うことにより、ドライエッチング速度を高めることができ、ドライエッチング時間の短縮化を図ることができ、断面形状の良好な薄膜パターンを形成することができるからである。ドライエッチングガスに用いる塩素系ガスとしては、例えば、Cl2、SiCl4、HCl、CCl4、CHCl3等が挙げられる。In the present invention, it is preferable to use a dry etching gas comprising a mixed gas containing a chlorine-based gas and an oxygen gas for the dry etching of the chromium-based thin film. The reason for this is that for a chromium-based thin film made of a material containing chromium and an element such as oxygen and nitrogen, the dry etching rate can be increased by performing dry etching using the above dry etching gas, This is because the dry etching time can be shortened and a thin film pattern having a good cross-sectional shape can be formed. Examples of the chlorine-based gas used for the dry etching gas include Cl 2 , SiCl 4 , HCl, CCl 4 , CHCl 3, and the like.
本発明において、金属シリサイド系薄膜、のドライエッチングには、例えば、SF6、CF4、C2F6、CHF3等の弗素系ガス、これらとHe、H2、N2、Ar、C2H4、O2等の混合ガス、或いはCl2、CH2Cl2等の塩素系のガス又は、これらとHe、H2、N2、Ar、C2H4等の混合ガスを用いることができる。In the present invention, the dry etching of the metal silicide thin film includes, for example, fluorine-based gases such as SF 6 , CF 4 , C 2 F 6 , CHF 3 , and these, and He, H 2 , N 2 , Ar, C 2. H 4, O 2 mixed gas, etc., or Cl 2, CH 2 Cl 2 or the like chlorine-based gas or these with He, H 2, N 2, Ar, be a mixed gas such as C 2 H 4 it can.
本発明において、レジスト膜100を形成するレジストは化学増幅型レジストであること好ましい。高精度の加工に適するためである。
本発明は、レジスト膜厚100nm以下、レジスト膜厚75nm以下、更にはレジスト膜厚50nmをねらった世代のマスクブランクに適用する。
本発明において、レジストは電子線描画用のレジストであること好ましい。高精度の加工に適するためである。
本発明は、電子線描画によりレジストパターンを形成する電子線描画用のマスクブランクに適用する。In the present invention, the resist for forming the resist film 100 is preferably a chemically amplified resist. This is because it is suitable for high-precision processing.
The present invention is applied to generations of mask blanks with a resist film thickness of 100 nm or less, a resist film thickness of 75 nm or less, and a resist film thickness of 50 nm.
In the present invention, the resist is preferably an electron beam drawing resist. This is because it is suitable for high-precision processing.
The present invention is applied to a mask blank for electron beam drawing in which a resist pattern is formed by electron beam drawing.
本発明において、透光性基板1としては、合成石英基板、CaF2基板、ソーダライムガラス基板、無アルカリガラス基板、低熱膨張ガラス基板、アルミノシリケートガラス基板などが挙げられる。In the present invention, the translucent substrate 1 includes a synthetic quartz substrate, a CaF 2 substrate, a soda lime glass substrate, a non-alkali glass substrate, a low thermal expansion glass substrate, an aluminosilicate glass substrate, and the like.
本発明において、マスクブランクには、マスクブランクや、レジスト膜付きマスクブランクが含まれる。
本発明において、転写マスクには、位相シフト効果を使用しないバイナリ型マスク、レチクルが含まれる。In the present invention, the mask blank includes a mask blank and a mask blank with a resist film.
In the present invention, the transfer mask includes a binary mask and a reticle that do not use the phase shift effect.
以下、実施例により、本発明を更に具体的に説明する。
実施例(1−1)
(マスクブランクの作製)
図1は、本実施例(1−1)のバイナリマスクブランクの断面図である。
透光性基板1としてサイズ6インチ角、厚さ0.25インチの合成石英ガラス基板を用い、透光性基板1上に、遮光膜10として、MoSiCH膜(遮光層11)、MoSiON膜(表面反射防止層12)、をそれぞれ形成した。
具体的には、DCマグネトロンスパッタ装置を用い、Mo:Si=21原子%:79原子%のターゲットを使用し、ArとCH4とHeとの混合ガス雰囲気(ガス流量比 Ar:CH4:He=10:1:50)、ガス圧:0.3Pa、DC電源の電力:2.0kWの条件で、モリブデン、シリコン、炭素及び水素からなる膜(Mo:19.8原子%、Si:76.7原子%、C:2.0原子%、H:1.5原子%)を15nmの膜厚で形成し、MoSiCH膜(遮光層11)を形成した。
次いで、Mo:Si=4原子%:96原子%のターゲットを用い、ArとO2とN2とHe(ガス流量比 Ar:O2:N2:He=6:5:11:16)、ガス圧:0.1Pa、DC電源の電力:3.0kWの条件で、モリブデン、シリコン、酸素、窒素からなる膜(Mo:2.6原子%、Si:57.1原子%、O:15.9原子%、N:24.4原子%)を15nmの膜厚で形成し、MoSiON膜(表面反射防止層12)を形成した。
遮光膜10の合計膜厚は30nmとした。遮光膜10の光学濃度(OD)はArFエキシマレーザー露光光の波長193nmにおいて2.0であった。
次に、上記基板を450℃で30分間加熱処理(アニール処理)した。Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
Example (1-1)
(Manufacture of mask blank)
FIG. 1 is a cross-sectional view of the binary mask blank of Example (1-1).
A synthetic quartz glass substrate having a size of 6 inches square and a thickness of 0.25 inches is used as the light-transmitting substrate 1. Each of the antireflection layers 12) was formed.
Specifically, using a DC magnetron sputtering apparatus, using a target of Mo: Si = 21 atomic%: 79 atomic%, a mixed gas atmosphere of Ar, CH 4 and He (gas flow ratio Ar: CH 4 : He) = 10: 1: 50), gas pressure: 0.3 Pa, DC power supply power: 2.0 kW, a film made of molybdenum, silicon, carbon and hydrogen (Mo: 19.8 atomic%, Si: 76.). 7 at%, C: 2.0 at%, H: 1.5 at%) were formed with a film thickness of 15 nm to form a MoSiCH film (light shielding layer 11).
Next, using a target of Mo: Si = 4 atomic%: 96 atomic%, Ar, O 2 , N 2 and He (gas flow ratio Ar: O 2 : N 2 : He = 6: 5: 11: 16), A film made of molybdenum, silicon, oxygen, and nitrogen (Mo: 2.6 atomic%, Si: 57.1 atomic%, O: 15.5) under conditions of gas pressure: 0.1 Pa and DC power supply: 3.0 kW. 9 atom%, N: 24.4 atom%) was formed with a film thickness of 15 nm to form a MoSiON film (surface antireflection layer 12).
The total film thickness of the light shielding film 10 was 30 nm. The optical density (OD) of the light-shielding film 10 was 2.0 at a wavelength of 193 nm of ArF excimer laser exposure light.
Next, the substrate was heated (annealed) at 450 ° C. for 30 minutes.
次に、遮光膜10上に、補助遮光膜20を形成した(図8(1))。
具体的には、DCマグネトロンスパッタ装置を用い、クロムターゲットを使用し、ArとCO2とN2とHeとの混合ガス雰囲気(ガス流量比 Ar:CO2:N2:He=21:37:11:31)、ガス圧:0.2Pa、DC電源の電力:1.8kW、電圧:334Vで、メタルモードから反応モードへの移行が始まる付近(間際)の条件(CO2流量37sccm付近)で成膜を行い(図7(2)参照)、CrOCN膜(膜中のCr含有量:33原子%)を30nmの膜厚で形成した。このときCrOCN膜を前記遮光膜10のアニール処理温度よりも低い温度でアニールすることにより、遮光膜10の膜応力に影響を与えずCrOCN膜の応力を極力低く(好ましくは膜応力が実質ゼロ)なるよう調整した。
上記により、ArFエキシマレーザー露光用かつシングル露光用の補助遮光膜20および遮光膜10を形成したマスクブランクを得た。
なお、薄膜の元素分析は、ラザフォード後方散乱分析法を用いた。以下の実施例、比較例において同様である。Next, the auxiliary light shielding film 20 was formed on the light shielding film 10 (FIG. 8 (1)).
Specifically, using a DC magnetron sputtering apparatus, using a chromium target, a mixed gas atmosphere of Ar, CO 2 , N 2 and He (gas flow ratio Ar: CO 2 : N 2 : He = 21: 37: 11:31), gas pressure: 0.2 Pa, DC power supply power: 1.8 kW, voltage: 334 V, near (starting) the transition from the metal mode to the reaction mode (near the CO 2 flow rate of 37 sccm) Film formation was performed (see FIG. 7B), and a CrOCN film (Cr content in the film: 33 atomic%) was formed to a thickness of 30 nm. At this time, by annealing the CrOCN film at a temperature lower than the annealing temperature of the light shielding film 10, the stress of the CrOCN film is made as low as possible without affecting the film stress of the light shielding film 10 (preferably, the film stress is substantially zero). It adjusted so that it might become.
As described above, a mask blank in which the auxiliary light shielding film 20 and the light shielding film 10 for ArF excimer laser exposure and single exposure were formed was obtained.
For elemental analysis of the thin film, Rutherford backscattering analysis was used. The same applies to the following examples and comparative examples.
図1に示す本実施例(1−1)のバイナリマスクブランクにおいて、遮光膜10は、膜中のMo含有量が19.8原子%であるMoSiCHからなる遮光層11と、膜中のMo含有量が2.6原子%であるMoSiONからなる表面反射防止層12の積層構造とした。遮光膜10の膜厚は30nmで、光学濃度は2.0である。
補助遮光膜20は、膜中のCr含有量が33原子%であるCrOCNからなり、膜厚30nmで光学濃度0.8である。In the binary mask blank of this example (1-1) shown in FIG. 1, the light shielding film 10 includes a light shielding layer 11 made of MoSiCH whose Mo content in the film is 19.8 atomic%, and Mo content in the film. It was set as the laminated structure of the surface antireflection layer 12 which consists of MoSiON whose quantity is 2.6 atomic%. The light shielding film 10 has a thickness of 30 nm and an optical density of 2.0.
The auxiliary light shielding film 20 is made of CrOCN having a Cr content of 33 atomic% in the film, and has an optical density of 0.8 with a film thickness of 30 nm.
(転写用マスクの作製)
マスクブランクの補助遮光膜20の上に、電子線描画(露光)用化学増幅型ポジレジスト100(PRL009:富士フィルムエレクトロニクスマテリアルズ社製)をスピンコート法により膜厚が100nmとなるように塗布した(図1、図8(1))。
次に、レジスト膜100に対し、電子線描画装置を用いて所望のパターンの描画を行った後、所定の現像液で現像してレジストパターン100aを形成した(図8(2))。
次に、レジストパターン100aをマスクとして、補助遮光膜20のドライエッチングを行い、補助遮光膜パターン20aを形成した(図8(3))。ドライエッチングガスとして、Cl2とO2の混合ガス(Cl2:O2=4:1)を用いた。
次いで、残留したレジストパターン100aを薬液により剥離除去した。
次いで、補助遮光膜パターン20aをマスクにして、遮光膜10を、SF6とHeの混合ガスを用い、ドライエッチングを行い、遮光膜パターン10aを形成した(図8(4))。
次に、レジストパターン100aを剥離し、その基板上に、電子線描画(露光)用ポジレジスト(FEP171:富士フィルムエレクトロニクスマテリアルズ社製)のレジスト膜110をスピンコート法により膜厚が200[nm]となるように塗布した(図8(5))。
次に、レジスト膜110に対し、電子線描画装置を用いて遮光部(遮光帯)のパターンを描画露光し、所定の現像液で現像して、レジストパターン110bを形成し(図8(6))、このレジストパターン110bをマスクとして、補助遮光膜パターン20aをCl2とO2の混合ガス(Cl2:O2=4:1)でドライエッチングによってエッチングし、補助遮光膜パターン20bを形成した(図8(7))。
次に、レジストパターン110bを剥離し、所定の洗浄を施して、補助遮光膜パターン20bとその下部にある遮光膜パターン10aの部分とで構成される遮光部(遮光帯)80を有するバイナリ転写用マスクを得た(図8(8))。(Preparation of transfer mask)
On the auxiliary light shielding film 20 of the mask blank, a chemically amplified positive resist 100 (PRL009: manufactured by Fuji Film Electronics Materials) for electron beam drawing (exposure) was applied by spin coating so as to have a film thickness of 100 nm. (FIG. 1, FIG. 8 (1)).
Next, a desired pattern was drawn on the resist film 100 using an electron beam drawing apparatus, and then developed with a predetermined developer to form a resist pattern 100a (FIG. 8 (2)).
Next, the auxiliary light shielding film 20 was dry-etched using the resist pattern 100a as a mask to form the auxiliary light shielding film pattern 20a (FIG. 8 (3)). As a dry etching gas, a mixed gas of Cl 2 and O 2 (Cl 2 : O 2 = 4: 1) was used.
Next, the remaining resist pattern 100a was peeled off with a chemical solution.
Next, using the auxiliary light shielding film pattern 20a as a mask, the light shielding film 10 was dry-etched using a mixed gas of SF 6 and He to form the light shielding film pattern 10a (FIG. 8 (4)).
Next, the resist pattern 100a is peeled off, and a resist film 110 of an electron beam drawing (exposure) positive resist (FEP171: manufactured by Fuji Film Electronics Materials Co., Ltd.) is formed on the substrate by a spin coating method to a film thickness of 200 nm. ] (FIG. 8 (5)).
Next, the resist film 110 is subjected to drawing exposure with a pattern of a light shielding portion (light shielding band) using an electron beam lithography apparatus and developed with a predetermined developer to form a resist pattern 110b (FIG. 8 (6)). ) Using this resist pattern 110b as a mask, the auxiliary light shielding film pattern 20a was etched by dry etching with a mixed gas of Cl 2 and O 2 (Cl 2 : O 2 = 4: 1) to form the auxiliary light shielding film pattern 20b. (FIG. 8 (7)).
Next, the resist pattern 110b is peeled off, subjected to predetermined cleaning, and for binary transfer having a light-shielding portion (light-shielding band) 80 composed of the auxiliary light-shielding film pattern 20b and the portion of the light-shielding film pattern 10a therebelow. A mask was obtained (FIG. 8 (8)).
本実施例(1−1)のバイナリ転写用マスクについて、ArF露光光で、半導体デバイスの設計仕様でいうDRAMハーフピッチ(hp)32nm以降の世代で問題となる電磁界(EMF)効果の課題に対し、十分な改善効果を有し、しかも実用性のある転写用マスクを提供できることを確認した。 With regard to the binary transfer mask of this example (1-1), with ArF exposure light, the problem of the electromagnetic field (EMF) effect which becomes a problem in the generation after DRAM half pitch (hp) 32 nm in the design specification of the semiconductor device. On the other hand, it was confirmed that a transfer mask having a sufficient improvement effect and practicality can be provided.
なお、上記転写用マスクの作製例では、補助遮光膜パターン20aを形成後、レジストパターン100aを剥離除去したが、レジストパターン100aを遮光膜パターン10aが形成された後に剥離除去することもできる。 In the transfer mask manufacturing example, the resist pattern 100a is peeled and removed after the auxiliary light shielding film pattern 20a is formed. However, the resist pattern 100a can be peeled and removed after the light shielding film pattern 10a is formed.
実施例(1−2)
(マスクブランクの作製)
実施例(1−2)は、実施例(1−1)において、遮光層11を以下の条件で作成し、MoSiCH膜中のMo含有量を32.3原子%としたこと、を除き実施例(1−1)と同様である。
実施例(1−2)では、Mo:Si=1:2のターゲットを用い、ArとCH4とHeとの混合ガス雰囲気(ガス流量比 Ar:CH4:He=10:1:50)で、ガス圧0.1Pa、DC電源の電力を2.0kWの条件で、モリブデン、シリコン、炭素及び水素からなる膜(Mo:32.3原子%、Si:64.6原子%、C:1.8原子%、H:1.3原子%)を15nmの膜厚で形成し、MoSiCH膜(遮光層11)を形成した。Example (1-2)
(Manufacture of mask blank)
Example (1-2) is the same as Example (1-1) except that the light shielding layer 11 was prepared under the following conditions, and the Mo content in the MoSiCH film was 32.3 atomic%. The same as (1-1).
In Example (1-2), a target of Mo: Si = 1: 2 was used, and a mixed gas atmosphere of Ar, CH 4 and He (gas flow ratio Ar: CH 4 : He = 10: 1: 50) was used. A film made of molybdenum, silicon, carbon and hydrogen (Mo: 32.3 atomic%, Si: 64.6 atomic%, C: 1. 8 atomic%, H: 1.3 atomic%) was formed with a film thickness of 15 nm to form a MoSiCH film (light shielding layer 11).
図1に示す本実施例(1−2)のバイナリマスクブランクにおいて、遮光膜10は、膜中のMo含有量が32.3原子%であるMoSiCHからなる遮光層11と、膜中のMo含有量が2.6原子%であるMoSiONからなる表面反射防止層12の積層構造とした。遮光膜10の膜厚は30nmで、光学濃度は2.0である。
補助遮光膜20は、膜中のCr含有量が33原子%であるCrOCNからなり、膜厚30nmで光学濃度0.8である。In the binary mask blank of this example (1-2) shown in FIG. 1, the light shielding film 10 includes a light shielding layer 11 made of MoSiCH whose Mo content in the film is 32.3 atomic%, and Mo content in the film. It was set as the laminated structure of the surface antireflection layer 12 which consists of MoSiON whose quantity is 2.6 atomic%. The light shielding film 10 has a thickness of 30 nm and an optical density of 2.0.
The auxiliary light shielding film 20 is made of CrOCN having a Cr content of 33 atomic% in the film, and has an optical density of 0.8 with a film thickness of 30 nm.
(転写用マスクの作製)
本実施例(1−2)のバイナリマスクブランクを用い、上記実施例(1−1)と同様にして、本実施例(1−2)のバイナリ転写用マスクを作製した。
本実施例(1−2)のバイナリ転写用マスクについて、ArF露光光で、半導体デバイスの設計仕様でいうDRAMハーフピッチ(hp)32nm以降の世代で問題となる電磁界(EMF)効果の課題に対し、十分な改善効果を有し、しかも実用性のある転写用マスクを提供できることを確認した。(Preparation of transfer mask)
Using the binary mask blank of this example (1-2), a binary transfer mask of this example (1-2) was produced in the same manner as in the above example (1-1).
About the binary transfer mask of this example (1-2), with ArF exposure light, the problem of the electromagnetic field (EMF) effect which becomes a problem in the generation after DRAM half pitch (hp) 32 nm in the design specification of the semiconductor device. On the other hand, it was confirmed that a transfer mask having a sufficient improvement effect and practicality can be provided.
実施例(1−3)
(マスクブランクの作製)
図1は、本実施例(1−3)のバイナリマスクブランクの断面図である。
透光性基板1としてサイズ6インチ角、厚さ0.25インチの合成石英ガラス基板を用い、透光性基板1上に、遮光膜10として、窒化タンタル(TaN)膜(遮光層11)、酸化タンタル(TaO)膜(表面反射防止層12)、をそれぞれ形成した。
具体的には、DCマグネトロンスパッタ装置を用い、Taターゲットを使用し、導入ガス及びその流量:Ar=39.5sccm、N2=3sccm、DC電源の電力:1.5kWの条件で、膜厚26nmの窒化タンタル(TaN)からなる膜(Ta:93原子%、N:7原子%)を形成した。次に、同じTaターゲットを使用し、導入ガス及びその流量:Ar=58sccm、O2=32.5sccm、DC電源の電力:0.7kWの条件で、膜厚10nmの酸化タンタル(TaO)からなる膜(Ta:42原子%、O:58原子%)を形成した。
遮光膜10の合計膜厚は36nmとした。遮光膜10の光学濃度(OD)はArFエキシマレーザー露光光の波長193nmにおいて2.0であった。Example (1-3)
(Manufacture of mask blank)
FIG. 1 is a cross-sectional view of the binary mask blank of this example (1-3).
A synthetic quartz glass substrate having a size of 6 inches square and a thickness of 0.25 inches is used as the light-transmitting substrate 1, and a tantalum nitride (TaN) film (light-blocking layer 11) is formed on the light-transmitting substrate 1 as the light-blocking film 10. A tantalum oxide (TaO) film (surface antireflection layer 12) was formed.
Specifically, a DC magnetron sputtering apparatus is used, a Ta target is used, the introduced gas and its flow rate: Ar = 39.5 sccm, N 2 = 3 sccm, the power of the DC power source: 1.5 kW, and the film thickness is 26 nm. A film made of tantalum nitride (TaN) (Ta: 93 atomic%, N: 7 atomic%) was formed. Next, using the same Ta target, the introduced gas and its flow rate: Ar = 58 sccm, O 2 = 32.5 sccm, DC power supply power: 0.7 kW, and made of tantalum oxide (TaO) with a film thickness of 10 nm. A film (Ta: 42 atomic%, O: 58 atomic%) was formed.
The total film thickness of the light shielding film 10 was 36 nm. The optical density (OD) of the light-shielding film 10 was 2.0 at a wavelength of 193 nm of ArF excimer laser exposure light.
次に、遮光膜10上に、補助遮光膜20を形成した(図1)。
具体的には、DCマグネトロンスパッタ装置を用い、クロムターゲットを使用し、ArとCO2とN2とHeとの混合ガス雰囲気(ガス流量比 Ar:CO2:N2:He=21:37:11:31)、ガス圧:0.2Pa、DC電源の電力:1.8kW、電圧:334Vで、メタルモードから反応モードへの移行が始まる付近(間際)の条件(CO2流量37sccm付近)で成膜を行い(図7(2)参照)、CrOCN膜(膜中のCr含有量:33原子%)を30nmの膜厚で形成し、補助遮光膜20を形成した。
上記により、ArFエキシマレーザー露光用かつシングル露光用の補助遮光膜20および遮光膜10を形成したマスクブランクを得た。
なお、薄膜の元素分析は、ラザフォード後方散乱分析法を用いた。Next, the auxiliary light shielding film 20 was formed on the light shielding film 10 (FIG. 1).
Specifically, using a DC magnetron sputtering apparatus, using a chromium target, a mixed gas atmosphere of Ar, CO 2 , N 2 and He (gas flow ratio Ar: CO 2 : N 2 : He = 21: 37: 11:31), gas pressure: 0.2 Pa, DC power supply power: 1.8 kW, voltage: 334 V, near (starting) the transition from the metal mode to the reaction mode (near the CO 2 flow rate of 37 sccm) A film was formed (see FIG. 7B), a CrOCN film (Cr content in the film: 33 atomic%) was formed to a thickness of 30 nm, and the auxiliary light shielding film 20 was formed.
As described above, a mask blank in which the auxiliary light shielding film 20 and the light shielding film 10 for ArF excimer laser exposure and single exposure were formed was obtained.
For elemental analysis of the thin film, Rutherford backscattering analysis was used.
図1に示す本実施例(1−3)のバイナリマスクブランクにおいて、遮光膜10は、膜中のN含有量が7原子%であるTaNからなる遮光層11と、膜中のOが58原子%であるTaOからなる表面反射防止層12の積層構造とした。遮光膜10の膜厚は36nmで、光学濃度は2.0である。
補助遮光膜20は、膜中のCr含有量が33原子%であるCrOCNからなり、膜厚30nmで光学濃度0.8である。In the binary mask blank of this embodiment (1-3) shown in FIG. 1, the light shielding film 10 includes a light shielding layer 11 made of TaN having an N content of 7 atomic% in the film, and 58 atoms of O in the film. %, A laminated structure of the surface antireflection layer 12 made of TaO. The light shielding film 10 has a thickness of 36 nm and an optical density of 2.0.
The auxiliary light shielding film 20 is made of CrOCN having a Cr content of 33 atomic% in the film, and has an optical density of 0.8 with a film thickness of 30 nm.
(転写用マスクの作製)
マスクブランクの補助遮光膜20の上に、電子線描画(露光)用化学増幅型ポジレジスト100(PRL009:富士フィルムエレクトロニクスマテリアルズ社製)をスピンコート法により膜厚が100nmとなるように塗布した(図1、図8(1))。
次に、レジスト膜100に対し、電子線描画装置を用いて所望のパターンの描画を行った後、所定の現像液で現像してレジストパターン100aを形成した(図8(2))。
次に、レジストパターン100aをマスクとして、補助遮光膜20のドライエッチングを行い、補助遮光膜パターン20aを形成し(図8(3))。ドライエッチングガスとして、Cl2とO2の混合ガス(Cl2:O2=4:1)を用いた。
次いで、残留したレジストパターン100aを薬液により剥離除去した。
次いで、補助遮光膜パターン20aをマスクにして、遮光膜10のドライエッチングを行い、遮光膜パターン10aを形成した(図8(4))。このとき、酸化タンタル(TaO)層12のドライエッチングガスとして、CHF3とHeの混合ガスを用いた。窒化タンタル(TaN)層11のドライエッチングガスとして、Cl2ガスを用いた。
次に、レジストパターン100aを剥離し、その基板上に、電子線描画(露光)用ポジレジスト(FEP171:富士フィルムエレクトロニクスマテリアルズ社製)のレジスト膜110をスピンコート法により膜厚が200[nm]となるように塗布した(図8(5))。
次に、レジスト膜110に対し、電子線描画装置を用いて遮光部(遮光帯)のパターンを描画露光し、所定の現像液で現像して、レジストパターン110bを形成し(図8(6))、このレジストパターン110bをマスクとして、補助遮光膜パターン20aをCl2とO2の混合ガス(Cl2:O2=4:1)でドライエッチングによってエッチングし、補助遮光膜パターン20bを形成した(図8(7))。
次に、レジストパターン110bを剥離し、所定の洗浄を施して、補助遮光膜パターン20bとその下部にある遮光膜パターン10aの部分とで構成される遮光部(遮光帯)80を有するバイナリ転写用マスクを得た(図8(8))。(Preparation of transfer mask)
On the auxiliary light shielding film 20 of the mask blank, a chemically amplified positive resist 100 (PRL009: manufactured by Fuji Film Electronics Materials) for electron beam drawing (exposure) was applied by spin coating so as to have a film thickness of 100 nm. (FIG. 1, FIG. 8 (1)).
Next, a desired pattern was drawn on the resist film 100 using an electron beam drawing apparatus, and then developed with a predetermined developer to form a resist pattern 100a (FIG. 8 (2)).
Next, the auxiliary light shielding film 20 is dry-etched using the resist pattern 100a as a mask to form the auxiliary light shielding film pattern 20a (FIG. 8 (3)). As a dry etching gas, a mixed gas of Cl 2 and O 2 (Cl 2 : O 2 = 4: 1) was used.
Next, the remaining resist pattern 100a was peeled off with a chemical solution.
Next, using the auxiliary light shielding film pattern 20a as a mask, the light shielding film 10 was dry etched to form the light shielding film pattern 10a (FIG. 8D). At this time, a mixed gas of CHF 3 and He was used as a dry etching gas for the tantalum oxide (TaO) layer 12. As a dry etching gas for the tantalum nitride (TaN) layer 11, Cl 2 gas was used.
Next, the resist pattern 100a is peeled off, and a resist film 110 of an electron beam drawing (exposure) positive resist (FEP171: manufactured by Fuji Film Electronics Materials Co., Ltd.) is formed on the substrate by a spin coating method to a film thickness of 200 nm. ] (FIG. 8 (5)).
Next, the resist film 110 is subjected to drawing exposure with a pattern of a light shielding portion (light shielding band) using an electron beam lithography apparatus and developed with a predetermined developer to form a resist pattern 110b (FIG. 8 (6)). ) Using this resist pattern 110b as a mask, the auxiliary light shielding film pattern 20a was etched by dry etching with a mixed gas of Cl 2 and O 2 (Cl 2 : O 2 = 4: 1) to form the auxiliary light shielding film pattern 20b. (FIG. 8 (7)).
Next, the resist pattern 110b is peeled off, subjected to predetermined cleaning, and for binary transfer having a light-shielding portion (light-shielding band) 80 composed of the auxiliary light-shielding film pattern 20b and the portion of the light-shielding film pattern 10a therebelow. A mask was obtained (FIG. 8 (8)).
本実施例(1−3)のバイナリ転写用マスクについて、ArF露光光で、半導体デバイスの設計仕様でいうDRAMハーフピッチ(hp)32nm以降の世代で問題となる電磁界(EMF)効果の課題に対し、十分な改善効果を有し、しかも実用性のある転写用マスクを提供できることを確認した。 With regard to the binary transfer mask of this example (1-3), with ArF exposure light, the problem of the electromagnetic field (EMF) effect that becomes a problem in the generation after DRAM half pitch (hp) 32 nm in the design specification of the semiconductor device. On the other hand, it was confirmed that a transfer mask having a sufficient improvement effect and practicality can be provided.
上記転写用マスクの作製例では、補助遮光膜パターン20aを形成後、レジストパターン100aを剥離除去したが、レジストパターン100aを遮光膜パターン10aが形成された後に剥離除去することもできる。また、遮光膜10のドライエッチングにおいて、表面反射防止層12の酸化タンタルと遮光層11の窒化タンタルを前記のフッ素系ガスを用いて2層を一度にエッチングすることもできる。 In the transfer mask manufacturing example, the resist pattern 100a is peeled and removed after the auxiliary light shielding film pattern 20a is formed. However, the resist pattern 100a can be peeled and removed after the light shielding film pattern 10a is formed. Further, in the dry etching of the light shielding film 10, two layers of tantalum oxide of the surface antireflection layer 12 and tantalum nitride of the light shielding layer 11 can be etched at once using the above-mentioned fluorine-based gas.
実施例(1−4)〜(1−6)
実施例(1−4)〜(1−6)は、実施例(1−1)〜(1−3)において、補助遮光膜20上に、エッチングマスク(ハードマスク)膜30を形成したこと、を除き実施例(1−1)〜(1−3)と同様である。
実施例(1−4)〜(1−6)では、図2に示すように、実施例(1−1)〜(1−3)における各補助遮光膜20上に、エッチングマスク膜30としてMoSiON膜をそれぞれ形成した。
具体的には、表面反射防止層12に用いているものと同じMoSiON膜を10nmの膜厚で形成し、エッチングマスク膜30を形成した。
次に、エッチングマスク膜30の表面に、窒素ガスを用いて蒸散させたHMDS(ヘキサメチルジシラザン)を接触させ、HMDS層からなるごく薄い層の密着性向上層60を形成した。HMDS層は疎水性表面層であり、レジストの密着性が向上する。Examples (1-4) to (1-6)
In Examples (1-4) to (1-6), the etching mask (hard mask) film 30 was formed on the auxiliary light shielding film 20 in Examples (1-1) to (1-3). Is the same as in Examples (1-1) to (1-3).
In Examples (1-4) to (1-6), as shown in FIG. 2, MoSiON is used as an etching mask film 30 on each auxiliary light shielding film 20 in Examples (1-1) to (1-3). Each film was formed.
Specifically, the same MoSiON film as that used for the surface antireflection layer 12 was formed to a thickness of 10 nm, and the etching mask film 30 was formed.
Next, HMDS (hexamethyldisilazane) evaporated using nitrogen gas was brought into contact with the surface of the etching mask film 30 to form a very thin adhesion improving layer 60 made of an HMDS layer. The HMDS layer is a hydrophobic surface layer and improves the adhesion of the resist.
図2に示す本実施例(1−4)のバイナリマスクブランクにおいて、遮光膜10は、膜中のMo含有量が19.8原子%であるMoSiCHからなる遮光層11と、膜中のMo含有量が2.6原子%であるMoSiONからなる表面反射防止層12の積層構造とした。遮光膜10の膜厚は30nmで、光学濃度は2.0である。
補助遮光膜20は、膜中のCr含有量が33原子%であるCrOCNからなり、膜厚30nmで光学濃度0.8である。
その上に、膜中のMo含有量が2.6原子%であるMoSiONからなり、膜厚10nmのエッチングマスク膜30と、HMDS層からなるごく薄い層の密着性向上層60を有する。In the binary mask blank of this example (1-4) shown in FIG. 2, the light shielding film 10 includes a light shielding layer 11 made of MoSiCH whose Mo content in the film is 19.8 atomic%, and Mo content in the film. It was set as the laminated structure of the surface antireflection layer 12 which consists of MoSiON whose quantity is 2.6 atomic%. The light shielding film 10 has a thickness of 30 nm and an optical density of 2.0.
The auxiliary light shielding film 20 is made of CrOCN having a Cr content of 33 atomic% in the film, and has an optical density of 0.8 with a film thickness of 30 nm.
On top of that, an etching mask film 30 made of MoSiON having a Mo content of 2.6 atomic% in the film and having a thickness of 10 nm and a very thin adhesion improving layer 60 made of an HMDS layer are provided.
図2に示す本実施例(1−5)のバイナリマスクブランクにおいて、遮光膜10は、膜中のMo含有量が32.3原子%であるMoSiCHからなる遮光層11と、膜中のMo含有量が2.6原子%であるMoSiONからなる表面反射防止層12の積層構造とした。遮光膜10の膜厚は30nmで、光学濃度は2.0である。
補助遮光膜20は、膜中のCr含有量が33原子%であるCrOCNからなり、膜厚30nmで光学濃度0.8である。
その上に、膜中のMo含有量が2.6原子%であるMoSiONからなり、膜厚10nmのエッチングマスク膜30と、HMDS層からなるごく薄い層の密着性向上層60を有する。In the binary mask blank of this example (1-5) shown in FIG. 2, the light shielding film 10 includes a light shielding layer 11 made of MoSiCH having a Mo content of 32.3 atomic%, and a Mo content in the film. It was set as the laminated structure of the surface antireflection layer 12 which consists of MoSiON whose quantity is 2.6 atomic%. The light shielding film 10 has a thickness of 30 nm and an optical density of 2.0.
The auxiliary light shielding film 20 is made of CrOCN having a Cr content of 33 atomic% in the film, and has an optical density of 0.8 with a film thickness of 30 nm.
On top of that, an etching mask film 30 made of MoSiON having a Mo content of 2.6 atomic% in the film and having a thickness of 10 nm and a very thin adhesion improving layer 60 made of an HMDS layer are provided.
図2に示す本実施例(1−6)のバイナリマスクブランクにおいて、遮光膜10は、膜中のN含有量が7原子%であるTaNからなる遮光層11と、膜中のOが58原子%であるTaOからなる表面反射防止層12の積層構造とした。遮光膜10の膜厚は36nmで、光学濃度は2.0である。
補助遮光膜20は、膜中のCr含有量が33原子%であるCrOCNからなり、膜厚30nmで光学濃度0.8である。
その上に、膜中のMo含有量が2.6原子%であるMoSiONからなり、膜厚10nmのエッチングマスク膜30と、HMDS層からなるごく薄い層の密着性向上層60を有する。In the binary mask blank of this example (1-6) shown in FIG. 2, the light shielding film 10 includes a light shielding layer 11 made of TaN having an N content of 7 atomic% in the film, and 58 atoms of O in the film. %, A laminated structure of the surface antireflection layer 12 made of TaO. The light shielding film 10 has a thickness of 36 nm and an optical density of 2.0.
The auxiliary light shielding film 20 is made of CrOCN having a Cr content of 33 atomic% in the film, and has an optical density of 0.8 with a film thickness of 30 nm.
On top of that, an etching mask film 30 made of MoSiON having a Mo content of 2.6 atomic% in the film and having a thickness of 10 nm and a very thin adhesion improving layer 60 made of an HMDS layer are provided.
上記実施例(1−4)〜(1−6)の態様では、転写コントラストの限界まで遮光膜10を薄膜化している。遮光帯に必要な光学濃度は遮光膜10と補助遮光膜20との積層で得る。
上記実施例(1−4)〜(1−6)の態様では、上記実施例(1−1)〜(1−3)のCr系補助遮光膜20(エッチングマスクを兼ねる)に比べ、補助遮光膜とエッチングマスク膜をそれぞれ専用の膜として分けているので、エッチングマスク膜30を薄膜化でき、これにより、レジストの薄膜化が可能となる。In the embodiments (1-4) to (1-6), the light shielding film 10 is thinned to the limit of the transfer contrast. The optical density required for the light shielding band is obtained by stacking the light shielding film 10 and the auxiliary light shielding film 20.
In the embodiments (1-4) to (1-6), the auxiliary light shielding is performed as compared with the Cr-based auxiliary light shielding film 20 (also serving as an etching mask) of the above embodiments (1-1) to (1-3). Since the film and the etching mask film are divided into dedicated films, the etching mask film 30 can be thinned, and thereby the resist can be thinned.
(転写用マスクの作製)
本実施例(1−4)〜(1−6)のバイナリマスクブランクを用い、本実施例(1−4)〜(1−6)のバイナリ転写用マスクを作製した。
具体的には、マスクブランクの密着性向上層60の上に、電子線描画(露光)用化学増幅型ポジレジスト100(PRL009:富士フィルムエレクトロニクスマテリアルズ社製)をスピンコート法により膜厚が75nmとなるように塗布した(図2、図9(1))。
次に、レジスト膜100に対し、電子線描画装置を用いて所望のパターンの描画を行った後、所定の現像液で現像してレジストパターン100aを形成した(図9(2))。
次に、レジストパターン100aをマスクとして、密着性向上層60およびエッチングマスク膜30のドライエッチングを行い、エッチングマスク膜パターン30aを形成した(図9(3))。ドライエッチングガスとして、SF6とHeの混合ガスを用いた。
次いで、残留したレジストパターン100aおよび密着性向上層60のパターンを薬液により剥離除去した。
次に、エッチングマスク膜パターン30aをマスクとして、補助遮光膜20のドライエッチングを行い、補助遮光膜パターン20aを形成した(図9(4))。ドライエッチングガスとして、Cl2とO2の混合ガス(Cl2:O2=4:1)を用いた。
次いで、エッチングマスク膜パターン30a及び補助遮光膜パターン20aをマスクにして、遮光膜10を、SF6とHeの混合ガスを用い、ドライエッチングを行い、遮光膜パターン10aを形成した(図9(5))。このとき、エッチングマスク膜パターン30aも同時にエッチングされて除去された。
以降の工程は、上記実施例(1−1)〜(1−3)における図8(5)〜(8)の工程と同様であるので、説明を省略する。
本実施例(1−4)〜(1−6)のバイナリ転写用マスクについて、ArF露光光で、半導体デバイスの設計仕様でいうDRAMハーフピッチ(hp)32nm以降の世代で問題となる電磁界(EMF)効果の課題に対し、十分な改善効果を有し、しかも実用性のある転写用マスクを提供できることを確認した。(Preparation of transfer mask)
Using the binary mask blanks of Examples (1-4) to (1-6), binary transfer masks of Examples (1-4) to (1-6) were produced.
Specifically, a chemically amplified positive resist 100 (PRL009: manufactured by Fuji Film Electronics Materials) for electron beam drawing (exposure) is formed on the adhesion improving layer 60 of the mask blank by a spin coating method to a film thickness of 75 nm. It applied so that it might become (FIG. 2, FIG. 9 (1)).
Next, after drawing a desired pattern on the resist film 100 using an electron beam drawing apparatus, the resist film 100 was developed with a predetermined developer to form a resist pattern 100a (FIG. 9B).
Next, using the resist pattern 100a as a mask, the adhesion improving layer 60 and the etching mask film 30 were dry-etched to form an etching mask film pattern 30a (FIG. 9 (3)). A mixed gas of SF 6 and He was used as the dry etching gas.
Next, the remaining resist pattern 100a and the pattern of the adhesion improving layer 60 were peeled and removed with a chemical solution.
Next, the auxiliary light shielding film 20 was dry-etched using the etching mask film pattern 30a as a mask to form the auxiliary light shielding film pattern 20a (FIG. 9 (4)). As a dry etching gas, a mixed gas of Cl 2 and O 2 (Cl 2 : O 2 = 4: 1) was used.
Next, using the etching mask film pattern 30a and the auxiliary light shielding film pattern 20a as a mask, the light shielding film 10 is dry-etched using a mixed gas of SF 6 and He to form the light shielding film pattern 10a (FIG. 9 (5). )). At this time, the etching mask film pattern 30a was also etched and removed at the same time.
The subsequent steps are the same as the steps of FIGS. 8 (5) to (8) in the above embodiments (1-1) to (1-3), and thus the description thereof is omitted.
With respect to the binary transfer masks of the embodiments (1-4) to (1-6), an electromagnetic field (ArF exposure light) that causes problems in generations after DRAM half pitch (hp) 32 nm, which is a semiconductor device design specification. It has been confirmed that a transfer mask having a sufficient improvement effect and practicality can be provided for the problem of the EMF) effect.
実施例(1−7)〜(1−9)
実施例(1−7)〜(1−9)は、図3に示すように、上記実施例(1−1)〜(1−3)において、補助遮光膜20上に、エッチングマスク(ハードマスク)膜30を形成し、エッチングマスク膜30上に、第2エッチングマスク(ハードマスク)膜40を形成したこと、を除き実施例(1−4)〜(1−6)と同様である。
実施例(1−7)〜(1−9)では、実施例(1−1)〜(1−3)における各補助遮光膜20上に、エッチングマスク膜30としてMoSiON膜をそれぞれ形成し、その上に第2エッチングマスク膜40としてCrOCN膜をそれぞれ形成した。
具体的には、表面反射防止層12に用いているものと同じMoSiON膜を10nmの膜厚で形成し、エッチングマスク膜30を形成した。
次に、補助遮光膜20に用いているものと同じCrOCN膜を10nmの膜厚で形成し、第2エッチングマスク膜40を形成した。Examples (1-7) to (1-9)
As shown in FIG. 3, Examples (1-7) to (1-9) are the etching masks (hard masks) on the auxiliary light shielding film 20 in the above Examples (1-1) to (1-3). ) A film 30 is formed, and the same as the embodiments (1-4) to (1-6) except that the second etching mask (hard mask) film 40 is formed on the etching mask film 30.
In Examples (1-7) to (1-9), a MoSiON film is formed as an etching mask film 30 on each auxiliary light shielding film 20 in Examples (1-1) to (1-3). A CrOCN film was formed as a second etching mask film 40 on each of them.
Specifically, the same MoSiON film as that used for the surface antireflection layer 12 was formed to a thickness of 10 nm, and the etching mask film 30 was formed.
Next, the same CrOCN film as that used for the auxiliary light shielding film 20 was formed to a thickness of 10 nm, and the second etching mask film 40 was formed.
図3に示す本実施例(1−7)のバイナリマスクブランクにおいて、遮光膜10は、膜中のMo含有量が19.8原子%であるMoSiCHからなる遮光層11と、膜中のMo含有量が2.6原子%であるMoSiONからなる表面反射防止層12の積層構造とした。遮光膜10の膜厚は30nmで、光学濃度は2.0である。
補助遮光膜20は、膜中のCr含有量が33原子%であるCrOCNからなり、膜厚30nmで光学濃度0.8である。
その上に、膜中のMo含有量が2.6原子%であるMoSiONからなり、膜厚10nmのエッチングマスク膜30を有する。
その上に、膜中のCr含有量が33原子%であるCrOCNからなり、膜厚10nmの第2エッチングマスク膜40を有する。In the binary mask blank of the present example (1-7) shown in FIG. 3, the light shielding film 10 includes a light shielding layer 11 made of MoSiCH whose Mo content in the film is 19.8 atomic%, and Mo content in the film. It was set as the laminated structure of the surface antireflection layer 12 which consists of MoSiON whose quantity is 2.6 atomic%. The light shielding film 10 has a thickness of 30 nm and an optical density of 2.0.
The auxiliary light shielding film 20 is made of CrOCN having a Cr content of 33 atomic% in the film, and has an optical density of 0.8 with a film thickness of 30 nm.
On top of that, an etching mask film 30 made of MoSiON having a Mo content of 2.6 atomic% in the film and having a thickness of 10 nm is provided.
A second etching mask film 40 made of CrOCN having a Cr content of 33 atomic% and having a thickness of 10 nm is formed thereon.
図3に示す本実施例(1−8)のバイナリマスクブランクにおいて、遮光膜10は、膜中のMo含有量が32.3原子%であるMoSiCHからなる遮光層11と、膜中のMo含有量が2.6原子%であるMoSiONからなる表面反射防止層12の積層構造とした。遮光膜10の膜厚は30nmで、光学濃度は2.0である。
補助遮光膜20は、膜中のCr含有量が33原子%であるCrOCNからなり、膜厚30nmで光学濃度0.8である。
その上に、膜中のMo含有量が2.6原子%であるMoSiONからなり、膜厚10nmのエッチングマスク膜30を有する。
その上に、膜中のCr含有量が33原子%であるCrOCNからなり、膜厚10nmの第2エッチングマスク膜40を有する。In the binary mask blank of this example (1-8) shown in FIG. 3, the light shielding film 10 includes a light shielding layer 11 made of MoSiCH whose Mo content in the film is 32.3 atomic%, and Mo content in the film. It was set as the laminated structure of the surface antireflection layer 12 which consists of MoSiON whose quantity is 2.6 atomic%. The light shielding film 10 has a thickness of 30 nm and an optical density of 2.0.
The auxiliary light shielding film 20 is made of CrOCN having a Cr content of 33 atomic% in the film, and has an optical density of 0.8 with a film thickness of 30 nm.
On top of that, an etching mask film 30 made of MoSiON having a Mo content of 2.6 atomic% in the film and having a thickness of 10 nm is provided.
A second etching mask film 40 made of CrOCN having a Cr content of 33 atomic% and having a thickness of 10 nm is formed thereon.
図3に示す本実施例(1−9)のバイナリマスクブランクにおいて、遮光膜10は、膜中のN含有量が7原子%であるTaNからなる遮光層11と、膜中のOが58原子%であるTaOからなる表面反射防止層12の積層構造とした。遮光膜10の膜厚は36nmで、光学濃度は2.0である。
補助遮光膜20は、膜中のCr含有量が33原子%であるCrOCNからなり、膜厚30nmで光学濃度0.8である。
その上に、膜中のMo含有量が2.6原子%であるMoSiONからなり、膜厚10nmのエッチングマスク膜30を有する。
その上に、膜中のCr含有量が33原子%であるCrOCNからなり、膜厚10nmの第2エッチングマスク膜40を有する。In the binary mask blank of this example (1-9) shown in FIG. 3, the light shielding film 10 includes a light shielding layer 11 made of TaN having an N content of 7 atomic% in the film, and 58 atoms of O in the film. %, A laminated structure of the surface antireflection layer 12 made of TaO. The light shielding film 10 has a thickness of 36 nm and an optical density of 2.0.
The auxiliary light shielding film 20 is made of CrOCN having a Cr content of 33 atomic% in the film, and has an optical density of 0.8 with a film thickness of 30 nm.
On top of that, an etching mask film 30 made of MoSiON having a Mo content of 2.6 atomic% in the film and having a thickness of 10 nm is provided.
A second etching mask film 40 made of CrOCN having a Cr content of 33 atomic% and having a thickness of 10 nm is formed thereon.
上記実施例(1−7)〜(1−9)の態様では、転写コントラストの限界まで遮光膜10を薄膜化している。遮光帯に必要な光学濃度は遮光膜10と補助遮光膜20との積層で得る。
上記実施例(1−7)〜(1−9)の態様では、上記実施例(1−1)〜(1−3)のCr系補助遮光膜20(エッチングマスクを兼ねる)に比べ、補助遮光膜とエッチングマスク膜をそれぞれ専用の膜として分けているので、エッチングマスク膜30の薄膜化が可能となり、これによりレジストの薄膜化が可能となる。
また、上記実施例(1−7)〜(1−9)の態様では、クロム系の第2エッチングマスク膜40の採用により、上記実施例(1−4)〜(1−6)の態様に比べ、レジストの薄膜化が可能となると共にレジストの密着性も向上する。In the embodiments (1-7) to (1-9), the light shielding film 10 is thinned to the limit of the transfer contrast. The optical density required for the light shielding band is obtained by stacking the light shielding film 10 and the auxiliary light shielding film 20.
In the embodiments (1-7) to (1-9), auxiliary light shielding is performed as compared with the Cr-based auxiliary light shielding film 20 (also serving as an etching mask) of the above embodiments (1-1) to (1-3). Since the film and the etching mask film are separated as dedicated films, the etching mask film 30 can be thinned, and the resist can be thinned.
Further, in the embodiments (1-7) to (1-9), the embodiments (1-4) to (1-6) are adopted by adopting the chromium-based second etching mask film 40. In comparison, it is possible to reduce the thickness of the resist and improve the adhesion of the resist.
(転写用マスクの作製)
本実施例(1−7)〜(1−9)のバイナリマスクブランクを用い、本実施例(1−7)〜(1−9)のバイナリ転写用マスクを作製した。
具体的には、マスクブランクの第2エッチングマスク膜40の上に、電子線描画(露光)用化学増幅型ポジレジスト100(PRL009:富士フィルムエレクトロニクスマテリアルズ社製)をスピンコート法により膜厚が50nmとなるように塗布した(図3、図10(1))。
次に、レジスト膜100に対し、電子線描画装置を用いて所望のパターンの描画を行った後、所定の現像液で現像してレジストパターン100aを形成した(図10(2))。
次に、レジストパターン100aをマスクとして、第2エッチングマスク膜40のドライエッチングを行い、第2エッチングマスク膜パターン40aを形成した(図10(3))。ドライエッチングガスとして、Cl2とO2の混合ガス(Cl2:O2=4:1)を用いた。
次いで、残留したレジストパターン100aを薬液により剥離除去した。
次に、第2エッチングマスク膜パターン40aをマスクとして、エッチングマスク膜30のドライエッチングを行い、エッチングマスク膜パターン30aを形成した(図10(4))。ドライエッチングガスとして、SF6とHeの混合ガスを用いた。
次に、第2エッチングマスク膜パターン40a及びエッチングマスク膜パターン30aをマスクとして、補助遮光膜20のドライエッチングを行い、補助遮光膜パターン20aを形成した(図10(5))。ドライエッチングガスとして、Cl2とO2の混合ガス(Cl2:O2=4:1)を用いた。このとき、第2エッチングマスク膜パターン40aも同時にエッチングされ、除去された。
次いで、エッチングマスク膜パターン30a及び補助遮光膜パターン20aをマスクにして、遮光膜10を、SF6とHeの混合ガスを用い、ドライエッチングを行い、遮光膜パターン10aを形成した(図10(6))。このとき、エッチングマスク膜パターン30aも同時にエッチングされ、除去された。
以降の工程は、上記実施例(1−1)〜(1−3)における図8(5)〜(8)の工程と同様であるので、説明を省略する。
本実施例(1−7)〜(1−9)のバイナリ転写用マスクについて、ArF露光光で、半導体デバイスの設計仕様でいうDRAMハーフピッチ(hp)32nm以降の世代で問題となる電磁界(EMF)効果の課題に対し、十分な改善効果を有し、しかも実用性のある転写用マスクを提供できることを確認した。(Preparation of transfer mask)
Using the binary mask blanks of Examples (1-7) to (1-9), binary transfer masks of Examples (1-7) to (1-9) were produced.
Specifically, a chemical amplification type positive resist 100 (PRL009: manufactured by Fuji Film Electronics Materials) for electron beam drawing (exposure) is formed on the second etching mask film 40 of the mask blank by a spin coat method. It apply | coated so that it might become 50 nm (FIG. 3, FIG. 10 (1)).
Next, after drawing a desired pattern on the resist film 100 using an electron beam drawing apparatus, the resist film 100 was developed with a predetermined developer to form a resist pattern 100a (FIG. 10B).
Next, using the resist pattern 100a as a mask, the second etching mask film 40 was dry-etched to form a second etching mask film pattern 40a (FIG. 10 (3)). As a dry etching gas, a mixed gas of Cl 2 and O 2 (Cl 2 : O 2 = 4: 1) was used.
Next, the remaining resist pattern 100a was peeled off with a chemical solution.
Next, using the second etching mask film pattern 40a as a mask, the etching mask film 30 was dry-etched to form an etching mask film pattern 30a (FIG. 10 (4)). A mixed gas of SF 6 and He was used as the dry etching gas.
Next, the auxiliary light shielding film 20 was dry-etched using the second etching mask film pattern 40a and the etching mask film pattern 30a as a mask to form the auxiliary light shielding film pattern 20a (FIG. 10 (5)). As a dry etching gas, a mixed gas of Cl 2 and O 2 (Cl 2 : O 2 = 4: 1) was used. At this time, the second etching mask film pattern 40a was also etched and removed.
Next, using the etching mask film pattern 30a and the auxiliary light shielding film pattern 20a as a mask, the light shielding film 10 is dry-etched using a mixed gas of SF 6 and He to form a light shielding film pattern 10a (FIG. 10 (6)). )). At this time, the etching mask film pattern 30a was also etched and removed.
The subsequent steps are the same as the steps of FIGS. 8 (5) to (8) in the above embodiments (1-1) to (1-3), and thus the description thereof is omitted.
With respect to the binary transfer masks of Examples (1-7) to (1-9), an electromagnetic field (problem with generations after DRAM half-pitch (hp) 32 nm, which is a semiconductor device design specification), is used with ArF exposure light. It has been confirmed that a transfer mask having a sufficient improvement effect and practicality can be provided for the problem of the EMF) effect.
実施例(1−10)〜(1−12)
実施例(1−10)〜(1−12)は、図4に示すように、実施例(1−1)〜(1−3)において、遮光膜10上に、エッチングストッパ兼マスク層21と補助遮光層22の積層構造の補助遮光膜20を形成し(補助遮光膜20の構造、各層の形成位置、材料、膜厚を変更し)、その上に密着性向上層60を形成したこと、を除き実施例(1−1)〜(1−3)と同様である。
実施例(1−10)〜(1−12)では、実施例(1−1)〜(1−3)における各遮光膜10上に、エッチングストッパ兼マスク層21としてCrOCN膜をそれぞれ形成し、その上に補助遮光層22としてMoSiCH膜をそれぞれ形成し、その上に密着性向上層60としてHMDS層をそれぞれ形成した。
具体的には、実施例1−1の補助遮光膜20に用いているものと同じCrOCN膜を10nmの膜厚で形成し、エッチングストッパ兼マスク層21を形成した。
次に、実施例1−1の遮光層11に用いているものと同じMoSiCH膜を15nmの膜厚で形成し、補助遮光層22を形成した。
次に、補助遮光層22の表面に、窒素ガスを用いて蒸散させたHMDS(ヘキサメチルジシラザン)を接触させ、HMDS層からなるごく薄い層の密着性向上層60を形成した。HMDS層は疎水性表面層であり、レジストの密着性が向上する。Examples (1-10) to (1-12)
As shown in FIG. 4, Examples (1-10) to (1-12) include etching stopper / mask layer 21 on light shielding film 10 in Examples (1-1) to (1-3). The auxiliary light shielding film 20 having a laminated structure of the auxiliary light shielding layer 22 was formed (the structure of the auxiliary light shielding film 20, the formation position, material, and film thickness of each layer were changed), and the adhesion improving layer 60 was formed thereon Is the same as in Examples (1-1) to (1-3).
In Examples (1-10) to (1-12), a CrOCN film is formed as an etching stopper and mask layer 21 on each light shielding film 10 in Examples (1-1) to (1-3). A MoSiCH film was formed as an auxiliary light shielding layer 22 thereon, and an HMDS layer was formed as an adhesion improving layer 60 thereon.
Specifically, the same CrOCN film as that used for the auxiliary light shielding film 20 of Example 1-1 was formed to a thickness of 10 nm, and the etching stopper / mask layer 21 was formed.
Next, the same MoSiCH film as that used for the light shielding layer 11 of Example 1-1 was formed to a thickness of 15 nm, and the auxiliary light shielding layer 22 was formed.
Next, HMDS (hexamethyldisilazane) evaporated using nitrogen gas was brought into contact with the surface of the auxiliary light shielding layer 22 to form a very thin adhesion improving layer 60 made of an HMDS layer. The HMDS layer is a hydrophobic surface layer and improves the adhesion of the resist.
図4に示す本実施例(1−10)のバイナリマスクブランクにおいて、遮光膜10は、膜中のMo含有量が19.8原子%であるMoSiCHからなる遮光層11と、膜中のMo含有量が2.6原子%であるMoSiONからなる表面反射防止層12の積層構造とした。遮光膜10の膜厚は30nmで、光学濃度は2.0である。
その上に、膜中のCr含有量が33原子%であるCrOCNからなり、膜厚10nmのエッチングストッパ兼マスク層21を有する。その上に、膜中のMo含有量が19.8原子%であるMoSiCHからなり、膜厚15nmの補助遮光層22を有する。エッチングストッパ兼マスク層21と補助遮光層22の積層構造で膜厚25nmの補助遮光膜20を形成し、積層構造での光学濃度は0.8である。
その上に、密着性向上層60としてごく薄い厚さのHMDS層を有する。In the binary mask blank of this example (1-10) shown in FIG. 4, the light shielding film 10 includes a light shielding layer 11 made of MoSiCH whose Mo content in the film is 19.8 atomic%, and Mo content in the film. It was set as the laminated structure of the surface antireflection layer 12 which consists of MoSiON whose quantity is 2.6 atomic%. The light shielding film 10 has a thickness of 30 nm and an optical density of 2.0.
On top of that, an etching stopper / mask layer 21 made of CrOCN having a Cr content of 33 atomic% in the film and having a thickness of 10 nm is provided. Further, the auxiliary light shielding layer 22 having a film thickness of 15 nm is formed of MoSiCH having a Mo content of 19.8 atomic%. The auxiliary light-shielding film 20 having a film thickness of 25 nm is formed by a laminated structure of the etching stopper / mask layer 21 and the auxiliary light-shielding layer 22, and the optical density in the laminated structure is 0.8.
In addition, the HMDS layer having a very thin thickness is provided as the adhesion improving layer 60.
図4に示す本実施例(1−11)のバイナリマスクブランクにおいて、遮光膜10は、膜中のMo含有量が32.3原子%であるMoSiCHからなる遮光層11と、膜中のMo含有量が2.6原子%であるMoSiONからなる表面反射防止層12の積層構造とした。遮光膜10の膜厚は30nmで、光学濃度は2.0である。
その上に、膜中のCr含有量が33原子%であるCrOCNからなり、膜厚10nmのエッチングストッパ兼マスク層21を有する。その上に、膜中のMo含有量が19.8原子%であるMoSiCHからなり、膜厚15nmの補助遮光層22を有する。エッチングストッパ兼マスク層21と補助遮光層22の積層構造で膜厚25nmの補助遮光膜20を形成し、積層構造での光学濃度は0.8である。
その上に、密着性向上層60としてごく薄い厚さのHMDS層を有する。In the binary mask blank of this example (1-11) shown in FIG. 4, the light shielding film 10 includes a light shielding layer 11 made of MoSiCH whose Mo content in the film is 32.3 atomic%, and Mo content in the film. It was set as the laminated structure of the surface antireflection layer 12 which consists of MoSiON whose quantity is 2.6 atomic%. The light shielding film 10 has a thickness of 30 nm and an optical density of 2.0.
On top of that, an etching stopper / mask layer 21 made of CrOCN having a Cr content of 33 atomic% in the film and having a thickness of 10 nm is provided. Further, the auxiliary light shielding layer 22 having a film thickness of 15 nm is formed of MoSiCH having a Mo content of 19.8 atomic%. The auxiliary light-shielding film 20 having a film thickness of 25 nm is formed by a laminated structure of the etching stopper / mask layer 21 and the auxiliary light-shielding layer 22, and the optical density in the laminated structure is 0.8.
In addition, the HMDS layer having a very thin thickness is provided as the adhesion improving layer 60.
図4に示す本実施例(1−12)のバイナリマスクブランクにおいて、遮光膜10は、膜中のN含有量が7原子%であるTaNからなる遮光層11と、膜中のOが58原子%であるTaOからなる表面反射防止層12の積層構造とした。遮光膜10の膜厚は36nmで、光学濃度は2.0である。
その上に、膜中のCr含有量が33原子%であるCrOCNからなり、膜厚10nmのエッチングストッパ兼マスク層21を有する。その上に、膜中のMo含有量が19.8原子%であるMoSiCHからなり、膜厚15nmの補助遮光層22を有する。エッチングストッパ兼マスク層21と補助遮光層22の積層構造で膜厚25nmの補助遮光膜20を形成し、積層構造での光学濃度は0.8である。
その上に、密着性向上層60としてごく薄い厚さのHMDS層を有する。In the binary mask blank of this example (1-12) shown in FIG. 4, the light shielding film 10 includes a light shielding layer 11 made of TaN having an N content of 7 atomic% in the film, and 58 atoms of O in the film. %, A laminated structure of the surface antireflection layer 12 made of TaO. The light shielding film 10 has a thickness of 36 nm and an optical density of 2.0.
On top of that, an etching stopper / mask layer 21 made of CrOCN having a Cr content of 33 atomic% in the film and having a thickness of 10 nm is provided. Further, the auxiliary light shielding layer 22 having a film thickness of 15 nm is formed of MoSiCH having a Mo content of 19.8 atomic%. The auxiliary light-shielding film 20 having a film thickness of 25 nm is formed by a laminated structure of the etching stopper / mask layer 21 and the auxiliary light-shielding layer 22, and the optical density in the laminated structure is 0.8.
In addition, the HMDS layer having a very thin thickness is provided as the adhesion improving layer 60.
上記実施例(1−10)〜(1−12)の態様では、転写コントラストの限界まで遮光膜10を薄膜化している。遮光帯に必要な光学濃度は遮光膜10と補助遮光膜20との積層で得る。
上記実施例(1−10)〜(1−12)の態様では、上記実施例(1−1)〜(1−3)のCr系補助遮光膜20(エッチングマスクを兼ねる)に比べ、遮光膜10に対するエッチングストッパ兼マスク層21の薄膜化が可能となる。これにより、遮光膜10のより高いエッチング精度を得る。
上記実施例(1−10)〜(1−12)の態様では、上記実施例(1−1)〜(1−3)のCr系補助遮光膜20に比べ、同じ光学濃度で比較して、補助遮光膜20の薄膜化が可能となる。この膜厚の薄い補助遮光膜20により、上記実施例(1−1)〜(1−3)の態様に比べ、レジストの薄膜化が可能となる。In the embodiments (1-10) to (1-12), the light shielding film 10 is thinned to the limit of the transfer contrast. The optical density required for the light shielding band is obtained by stacking the light shielding film 10 and the auxiliary light shielding film 20.
In the embodiments of the above Examples (1-10) to (1-12), the light shielding film is compared with the Cr-based auxiliary light shielding film 20 (also serving as an etching mask) of the above Examples (1-1) to (1-3). Thus, the etching stopper / mask layer 21 can be made thinner with respect to 10. Thereby, higher etching accuracy of the light shielding film 10 is obtained.
In the embodiments of the above Examples (1-10) to (1-12), compared with the Cr-based auxiliary light shielding film 20 of the above Examples (1-1) to (1-3), compared with the same optical density, The auxiliary light shielding film 20 can be thinned. The thin auxiliary light shielding film 20 can reduce the thickness of the resist as compared with the embodiments (1-1) to (1-3).
(転写用マスクの作製)
本実施例(1−10)〜(1−12)のバイナリマスクブランクを用い、本実施例(1−10)〜(1−12)のバイナリ転写用マスクを作製した。
具体的には、マスクブランクの密着性向上層60の上に、電子線描画(露光)用化学増幅型ポジレジスト100(PRL009:富士フィルムエレクトロニクスマテリアルズ社製)をスピンコート法により膜厚が75nmとなるように塗布した(図4、図11(1))。
次に、レジスト膜100に対し、電子線描画装置を用いて所望のパターンの描画を行った後、所定の現像液で現像してレジストパターン100aを形成した(図11(2))。
次に、レジストパターン100aをマスクとして、補助遮光層22のドライエッチングを行い、補助遮光層パターン22aを形成した(図11(3))。ドライエッチングガスとして、SF6とHeの混合ガスを用いた。なお、密着性向上層60も同時にドライエッチングにてパターニングされる。
次いで、残留したレジストパターン100aを薬液により剥離除去した。このとき、密着性向上層60も同時に剥離除去される。
次に、補助遮光層パターン22aをマスクとして、エッチングストッパ兼マスク層21のドライエッチングを行い、エッチングストッパ兼マスク層のパターン21aを形成した(図11(4))。ドライエッチングガスとして、Cl2とO2の混合ガス(Cl2:O2=4:1)を用いた。
次に、上記基板上に、電子線描画(露光)用ポジレジスト(FEP171:富士フィルムエレクトロニクスマテリアルズ社製)のレジスト膜110をスピンコート法により膜厚が200[nm]となるように塗布した(図11(5))。
次に、レジスト膜110に対し、電子線描画装置を用いて遮光部(遮光帯)のパターンを描画露光し、所定の現像液で現像して、レジストパターン110bを形成した(図11(6))。
次に、エッチングストッパ兼マスク層のパターン21aをマスクにして、遮光膜10を、SF6とHeの混合ガスを用い、ドライエッチングを行い、遮光膜パターン10aを形成した(図11(7))。これと同時に、レジストパターン110bをマスクとして、補助遮光層パターン22aをドライエッチングによってエッチングし、補助遮光層パターン22bを形成した(図11(7))。
次に、レジストパターン110b及び補助遮光層パターン22bをマスクとして、エッチングストッパ兼マスク層のパターン21aをCl2とO2の混合ガス(Cl2:O2=4:1)でドライエッチングによってエッチングし、エッチングストッパ兼マスク層のパターン21bを形成した(図11(8))。
次に、レジストパターン110bを剥離し、所定の洗浄を施して、補助遮光膜パターン20bとその下部にある遮光膜パターン10aの部分とで構成される遮光部(遮光帯)80を有する転写用マスクを得た(図11(9))。
以上のようにして、本実施例(1−10)、(1−11)のバイナリ転写用マスクを作製した。(Preparation of transfer mask)
Using the binary mask blanks of Examples (1-10) to (1-12), binary transfer masks of Examples (1-10) to (1-12) were prepared.
Specifically, a chemically amplified positive resist 100 (PRL009: manufactured by Fuji Film Electronics Materials) for electron beam drawing (exposure) is deposited on the adhesion improving layer 60 of the mask blank by a spin coating method to a film thickness of 75 nm. (FIG. 4, FIG. 11 (1)).
Next, a desired pattern was drawn on the resist film 100 using an electron beam drawing apparatus, and then developed with a predetermined developer to form a resist pattern 100a (FIG. 11 (2)).
Next, the auxiliary light shielding layer 22 was dry-etched using the resist pattern 100a as a mask to form the auxiliary light shielding layer pattern 22a (FIG. 11 (3)). A mixed gas of SF 6 and He was used as the dry etching gas. The adhesion improving layer 60 is also patterned by dry etching at the same time.
Next, the remaining resist pattern 100a was peeled off with a chemical solution. At this time, the adhesion improving layer 60 is also peeled and removed at the same time.
Next, the etching stopper / mask layer 21 was dry-etched using the auxiliary light shielding layer pattern 22a as a mask to form an etching stopper / mask layer pattern 21a (FIG. 11 (4)). As a dry etching gas, a mixed gas of Cl 2 and O 2 (Cl 2 : O 2 = 4: 1) was used.
Next, a resist film 110 of an electron beam drawing (exposure) positive resist (FEP171: manufactured by Fuji Film Electronics Materials) was applied onto the substrate so as to have a film thickness of 200 [nm] by spin coating. (FIG. 11 (5)).
Next, the resist film 110 was subjected to drawing exposure with a pattern of a light-shielding portion (light-shielding band) using an electron beam drawing apparatus, and developed with a predetermined developer to form a resist pattern 110b (FIG. 11 (6)). ).
Next, using the etching stopper / mask layer pattern 21a as a mask, the light shielding film 10 was dry-etched using a mixed gas of SF 6 and He to form the light shielding film pattern 10a (FIG. 11 (7)). . At the same time, the auxiliary light shielding layer pattern 22a was etched by dry etching using the resist pattern 110b as a mask to form the auxiliary light shielding layer pattern 22b (FIG. 11 (7)).
Next, using the resist pattern 110b and the auxiliary light shielding layer pattern 22b as a mask, the etching stopper / mask layer pattern 21a is etched by dry etching with a mixed gas of Cl 2 and O 2 (Cl 2 : O 2 = 4: 1). Then, an etching stopper / mask layer pattern 21b was formed (FIG. 11 (8)).
Next, the resist pattern 110b is peeled off, subjected to predetermined cleaning, and a transfer mask having a light shielding portion (light shielding band) 80 composed of the auxiliary light shielding film pattern 20b and the portion of the light shielding film pattern 10a below the auxiliary light shielding film pattern 20b. (FIG. 11 (9)).
As described above, the binary transfer masks of Examples (1-10) and (1-11) were produced.
実施例(1−12)は、上記実施例(1−10)の図11(7)において、エッチングストッパ兼マスク層のパターン21aをマスクにして、遮光膜10のドライエッチングを行い、遮光膜パターン10aを形成した。このとき、酸化タンタル(TaO)層12および窒化タンタル(TaN)層11のドライエッチングガスとして、CHF3とHeの混合ガスを用いて同時に2層連続でエッチングを行った。これと同時に、レジストパターン110bをマスクとして、補助遮光層パターン22aをドライエッチングによってエッチングし、補助遮光層パターン22bを形成した(図11(7))。
上記工程以外は、上記実施例(1−10)と同様にして、本実施例(1−12)のバイナリ転写用マスクを作製した。
本実施例(1−10)〜(1−12)のバイナリ転写用マスクについて、ArF露光光で、半導体デバイスの設計仕様でいうDRAMハーフピッチ(hp)32nm以降の世代で問題となる電磁界(EMF)効果の課題に対し、十分な改善効果を有し、しかも実用性のある転写用マスクを提供できることを確認した。In Example (1-12), the light shielding film 10 is dry-etched using the etching stopper / mask layer pattern 21a as a mask in FIG. 10a was formed. At this time, two layers were etched simultaneously using a mixed gas of CHF 3 and He as a dry etching gas for the tantalum oxide (TaO) layer 12 and the tantalum nitride (TaN) layer 11. At the same time, the auxiliary light shielding layer pattern 22a was etched by dry etching using the resist pattern 110b as a mask to form the auxiliary light shielding layer pattern 22b (FIG. 11 (7)).
A binary transfer mask of this example (1-12) was produced in the same manner as in the above example (1-10) except for the above steps.
With respect to the binary transfer masks of Examples (1-10) to (1-12), the electromagnetic field (problem with generations after DRAM half pitch (hp) 32 nm, which is the design specification of the semiconductor device), is ArF exposure light. It has been confirmed that a transfer mask having a sufficient improvement effect and practicality can be provided for the problem of the EMF) effect.
実施例(1−13)〜(1−15)
実施例(1−13)〜(1−15)は、図5に示すように、実施例(1−1)〜(1−3)において、遮光膜10上に、エッチングストッパ兼マスク層21を形成し、その上に補助遮光層22を形成し(補助遮光膜20の構造、各層の形成位置、材料、膜厚を変更し)、その上にエッチングマスク膜70を形成したこと、を除き実施例(1−4)〜(1−6)と同様である。
実施例(1−13)〜(1−15)では、実施例(1−1)〜(1−3)における各遮光膜10上に、エッチングストッパ兼マスク層21としてCrOCN膜をそれぞれ形成し、その上に補助遮光層22としてMoSiCH膜をそれぞれ形成し、その上にエッチングマスク膜70としてCrOCN膜をそれぞれ形成した。
具体的には、実施例1−1の補助遮光膜20に用いているものと同じCrOCN膜を10nmの膜厚で形成し、エッチングストッパ兼マスク層21を形成した。
次に、実施例1−1の遮光層11に用いているものと同じMoSiCH膜を15nmの膜厚で形成し、補助遮光層22を形成した。
次に、実施例1−1の補助遮光膜20に用いているものと同じCrOCN膜を10nmの膜厚で形成し、エッチングマスク膜70を形成した。Examples (1-13) to (1-15)
In Examples (1-13) to (1-15), as shown in FIG. 5, in Examples (1-1) to (1-3), an etching stopper / mask layer 21 was formed on the light shielding film 10. The auxiliary light shielding layer 22 is formed thereon (the structure of the auxiliary light shielding film 20, the formation position of each layer, the material and the film thickness are changed), and the etching mask film 70 is formed thereon. The same as in Examples (1-4) to (1-6).
In Examples (1-13) to (1-15), a CrOCN film is formed as an etching stopper and mask layer 21 on each light shielding film 10 in Examples (1-1) to (1-3). A MoSiCH film was formed as an auxiliary light shielding layer 22 thereon, and a CrOCN film was formed as an etching mask film 70 thereon.
Specifically, the same CrOCN film as that used for the auxiliary light shielding film 20 of Example 1-1 was formed to a thickness of 10 nm, and the etching stopper / mask layer 21 was formed.
Next, the same MoSiCH film as that used for the light shielding layer 11 of Example 1-1 was formed to a thickness of 15 nm, and the auxiliary light shielding layer 22 was formed.
Next, the same CrOCN film as that used for the auxiliary light shielding film 20 of Example 1-1 was formed to a thickness of 10 nm, and an etching mask film 70 was formed.
図5に示す本実施例(1−13)のバイナリマスクブランクにおいて、遮光膜10は、膜中のMo含有量が19.8原子%であるMoSiCHからなる遮光層11と、膜中のMo含有量が2.6原子%であるMoSiONからなる表面反射防止層12の積層構造とした。遮光膜10の膜厚は30nmで、光学濃度は2.0である。
その上に、膜中のCr含有量が33原子%であるCrOCNからなり、膜厚10nmのエッチングストッパ兼マスク層21を有する。その上に、膜中のMo含有量が19.8原子%であるMoSiCHからなり、膜厚15nmの補助遮光層22を有する。エッチングストッパ兼マスク層21と補助遮光層22の積層構造で膜厚25nmの補助遮光膜20を形成し、積層構造での光学濃度は0.8である。
その上に、膜中のCr含有量が33原子%であるCrOCNからなり、膜厚10nmのエッチングマスク膜70を有する。In the binary mask blank of this example (1-13) shown in FIG. 5, the light shielding film 10 includes a light shielding layer 11 made of MoSiCH whose Mo content in the film is 19.8 atomic%, and Mo content in the film. It was set as the laminated structure of the surface antireflection layer 12 which consists of MoSiON whose quantity is 2.6 atomic%. The light shielding film 10 has a thickness of 30 nm and an optical density of 2.0.
On top of that, an etching stopper / mask layer 21 made of CrOCN having a Cr content of 33 atomic% in the film and having a thickness of 10 nm is provided. Further, the auxiliary light shielding layer 22 having a film thickness of 15 nm is formed of MoSiCH having a Mo content of 19.8 atomic%. The auxiliary light-shielding film 20 having a film thickness of 25 nm is formed by a laminated structure of the etching stopper / mask layer 21 and the auxiliary light-shielding layer 22, and the optical density in the laminated structure is 0.8.
On top of this, an etching mask film 70 made of CrOCN having a Cr content of 33 atomic% in the film and having a thickness of 10 nm is provided.
図5に示す本実施例(1−14)のバイナリマスクブランクにおいて、遮光膜10は、膜中のMo含有量が33原子%であるMoSiCHからなる遮光層11と、膜中のMo含有量が2.6原子%であるMoSiONからなる表面反射防止層12の積層構造とした。遮光膜10の膜厚は30nmで、光学濃度は2.0である。
その上に、膜中のCr含有量が33原子%であるCrOCNからなり、膜厚10nmのエッチングストッパ兼マスク層21を有する。その上に、膜中のMo含有量が19.8原子%であるMoSiCHからなり、膜厚15nmの補助遮光層22を有する。エッチングストッパ兼マスク層21と補助遮光層22の積層構造で膜厚25nmの補助遮光膜20を形成し、積層構造での光学濃度は0.8である。
その上に、膜中のCr含有量が33原子%であるCrOCNからなり、膜厚10nmのエッチングマスク膜70を有する。In the binary mask blank of this example (1-14) shown in FIG. 5, the light shielding film 10 has a light shielding layer 11 made of MoSiCH whose Mo content in the film is 33 atomic%, and a Mo content in the film. It was set as the laminated structure of the surface antireflection layer 12 which consists of MoSiON which is 2.6 atomic%. The light shielding film 10 has a thickness of 30 nm and an optical density of 2.0.
On top of that, an etching stopper / mask layer 21 made of CrOCN having a Cr content of 33 atomic% in the film and having a thickness of 10 nm is provided. Further, the auxiliary light shielding layer 22 having a film thickness of 15 nm is formed of MoSiCH having a Mo content of 19.8 atomic%. The auxiliary light-shielding film 20 having a film thickness of 25 nm is formed by a laminated structure of the etching stopper / mask layer 21 and the auxiliary light-shielding layer 22, and the optical density in the laminated structure is 0.8.
On top of this, an etching mask film 70 made of CrOCN having a Cr content of 33 atomic% in the film and having a thickness of 10 nm is provided.
図5に示す本実施例(1−15)のバイナリマスクブランクにおいて、遮光膜10は、膜中のN含有量が7原子%であるTaNからなる遮光層11と、膜中のOが58原子%であるTaOからなる表面反射防止層12の積層構造とした。遮光膜10の膜厚は36nmで、光学濃度は2.0である。
その上に、膜中のCr含有量が33原子%であるCrOCNからなり、膜厚10nmのエッチングストッパ兼マスク層21を有する。その上に、膜中のMo含有量が19.8原子%であるMoSiCHからなり、膜厚15nmの補助遮光層22を有する。エッチングストッパ兼マスク層21と補助遮光層22の積層構造で膜厚25nmの補助遮光膜20を形成し、積層構造での光学濃度は0.8である。
その上に、膜中のCr含有量が33原子%であるCrOCNからなり、膜厚10nmのエッチングマスク膜70を有する。In the binary mask blank of this example (1-15) shown in FIG. 5, the light shielding film 10 includes a light shielding layer 11 made of TaN having an N content of 7 atomic% in the film, and 58 atoms of O in the film. %, A laminated structure of the surface antireflection layer 12 made of TaO. The light shielding film 10 has a thickness of 36 nm and an optical density of 2.0.
On top of that, an etching stopper / mask layer 21 made of CrOCN having a Cr content of 33 atomic% in the film and having a thickness of 10 nm is provided. Further, the auxiliary light shielding layer 22 having a film thickness of 15 nm is formed of MoSiCH having a Mo content of 19.8 atomic%. The auxiliary light-shielding film 20 having a film thickness of 25 nm is formed by a laminated structure of the etching stopper / mask layer 21 and the auxiliary light-shielding layer 22, and the optical density in the laminated structure is 0.8.
On top of this, an etching mask film 70 made of CrOCN having a Cr content of 33 atomic% in the film and having a thickness of 10 nm is provided.
上記実施例(1−13)〜(1−15)の態様では、転写コントラストの限界まで遮光膜10を薄膜化している。遮光帯に必要な光学濃度は遮光膜10と補助遮光膜20との積層構造で得る。
上記実施例(1−13)〜(1−15)の態様では、上記実施例(1−1)〜(1−3)のCr系補助遮光膜20(エッチングマスクを兼ねる)に比べ、遮光膜10に対するエッチングストッパ兼マスク層21の薄膜化が可能となる。これにより、遮光膜10のより高いエッチング精度を得る。
上記実施例(1−13)〜(1−15)の態様では、上記実施例(1−1)〜(1−3)のCr系補助遮光膜20に比べ、同じ光学濃度で比較して、補助遮光膜20の薄膜化が可能となる。この膜厚の薄い補助遮光膜20により、上記実施例(1−1)〜(1−3)の態様に比べ、レジストの薄膜化が可能となる。
また、クロム系のエッチングマスク膜70の採用により、上記実施例(1−10)〜(1−12)の態様に比べ、レジストの薄膜化が可能となると共にレジストの密着性も向上する。In the embodiments (1-13) to (1-15), the light shielding film 10 is thinned to the limit of the transfer contrast. The optical density required for the light shielding band is obtained by a laminated structure of the light shielding film 10 and the auxiliary light shielding film 20.
In the embodiments of the above Examples (1-13) to (1-15), the light shielding film is compared with the Cr-based auxiliary light shielding film 20 (also serving as an etching mask) of the above Examples (1-1) to (1-3). Thus, the etching stopper / mask layer 21 can be made thinner with respect to 10. Thereby, higher etching accuracy of the light shielding film 10 is obtained.
In the embodiments of the above Examples (1-13) to (1-15), compared with the Cr-based auxiliary light shielding film 20 of the above Examples (1-1) to (1-3), compared with the same optical density, The auxiliary light shielding film 20 can be thinned. The thin auxiliary light shielding film 20 can reduce the thickness of the resist as compared with the embodiments (1-1) to (1-3).
Further, by employing the chromium-based etching mask film 70, the resist can be made thinner and the adhesion of the resist is improved as compared with the embodiments (1-10) to (1-12).
(転写用マスクの作製)
本実施例(1−13)〜(1−15)のバイナリマスクブランクを用い、本実施例(1−13)〜(1−15)のバイナリマスクを作製した。
具体的には、マスクブランクのエッチングマスク膜70の上に、電子線描画(露光)用化学増幅型ポジレジスト100(PRL009:富士フィルムエレクトロニクスマテリアルズ社製)をスピンコート法により膜厚が50nmとなるように塗布した(図5、図12(1))。
次に、レジスト膜100に対し、電子線描画装置を用いて所望のパターンの描画を行った後、所定の現像液で現像してレジストパターン100aを形成した(図12(2))。
次に、レジストパターン100aをマスクとして、エッチングマスク膜70のドライエッチングを行い、エッチングマスク膜パターン70aを形成した(図12(3))。ドライエッチングガスとして、Cl2とO2の混合ガス(Cl2:O2=4:1)を用いた。
次いで、残留したレジストパターン100aを薬液により剥離除去した。
次に、エッチングマスク膜パターン70aをマスクとして、補助遮光層22のドライエッチングを行い、補助遮光層パターン22aを形成した(図12(4))。ドライエッチングガスとして、SF6とHeの混合ガスを用いた。
次に、補助遮光層パターン22aをマスクとして、エッチングストッパ兼マスク層21のドライエッチングを行い、エッチングストッパ兼マスク層のパターン21aを形成した(図12(5))。ドライエッチングガスとして、Cl2とO2の混合ガス(Cl2:O2=4:1)を用いた。このとき、エッチングマスク膜70はエッチングによって同時に剥離除去された。
次に、上記基板上に、電子線描画(露光)用ポジレジスト(FEP171:富士フィルムエレクトロニクスマテリアルズ社製)のレジスト膜110をスピンコート法により膜厚が200[nm]となるように塗布した(図12(6))。
次に、レジスト膜110に対し、電子線描画装置を用いて遮光部(遮光帯)のパターンを描画露光し、所定の現像液で現像して、レジストパターン110bを形成した(図12(7))。
次に、エッチングストッパ兼マスク層のパターン21aをマスクにして、遮光膜10を、SF6とHeの混合ガスを用い、ドライエッチングを行い、遮光膜パターン10aを形成した(図12(8))。これと同時に、レジストパターン110bをマスクとして、補助遮光層パターン22aをドライエッチングによってエッチングし、補助遮光層パターン22bを形成した(図12(8))。
次に、レジストパターン110b及び補助遮光層パターン22bをマスクとして、エッチングストッパ兼マスク層のパターン21aをCl2とO2の混合ガス(Cl2:O2=4:1)でドライエッチングによってエッチングし、エッチングストッパ兼マスク層のパターン21bを形成した(図12(9))。
次に、レジストパターン110bを剥離し、所定の洗浄を施して、補助遮光膜パターン20bとその下部にある遮光膜パターン10aの部分とで構成される遮光部(遮光帯)80を有する転写用マスクを得た(図12(10))。
以上のようにして、本実施例(1−13)、(1−14)のバイナリ転写用マスクを作製した。(Preparation of transfer mask)
Using the binary mask blanks of Examples (1-13) to (1-15), binary masks of Examples (1-13) to (1-15) were produced.
Specifically, a chemically amplified positive resist 100 (PRL009: manufactured by Fuji Film Electronics Materials) for electron beam drawing (exposure) is formed on the etching mask film 70 of the mask blank to a film thickness of 50 nm by spin coating. It applied so that it might become (FIG. 5, FIG. 12 (1)).
Next, a desired pattern was drawn on the resist film 100 using an electron beam drawing apparatus, and then developed with a predetermined developer to form a resist pattern 100a (FIG. 12 (2)).
Next, using the resist pattern 100a as a mask, the etching mask film 70 was dry-etched to form an etching mask film pattern 70a (FIG. 12 (3)). As a dry etching gas, a mixed gas of Cl 2 and O 2 (Cl 2 : O 2 = 4: 1) was used.
Next, the remaining resist pattern 100a was peeled off with a chemical solution.
Next, the auxiliary light shielding layer 22 was dry-etched using the etching mask film pattern 70a as a mask to form the auxiliary light shielding layer pattern 22a (FIG. 12 (4)). A mixed gas of SF 6 and He was used as the dry etching gas.
Next, using the auxiliary light shielding layer pattern 22a as a mask, the etching stopper / mask layer 21 was dry etched to form an etching stopper / mask layer pattern 21a (FIG. 12 (5)). As a dry etching gas, a mixed gas of Cl 2 and O 2 (Cl 2 : O 2 = 4: 1) was used. At this time, the etching mask film 70 was peeled and removed simultaneously by etching.
Next, a resist film 110 of an electron beam drawing (exposure) positive resist (FEP171: manufactured by Fuji Film Electronics Materials) was applied onto the substrate so as to have a film thickness of 200 [nm] by spin coating. (FIG. 12 (6)).
Next, the resist film 110 was subjected to drawing exposure with a pattern of a light shielding portion (light shielding band) using an electron beam drawing apparatus, and developed with a predetermined developer to form a resist pattern 110b (FIG. 12 (7)). ).
Next, using the etching stopper / mask layer pattern 21a as a mask, the light shielding film 10 was dry-etched using a mixed gas of SF 6 and He to form the light shielding film pattern 10a (FIG. 12 (8)). . At the same time, the auxiliary light shielding layer pattern 22a was etched by dry etching using the resist pattern 110b as a mask to form the auxiliary light shielding layer pattern 22b (FIG. 12 (8)).
Next, using the resist pattern 110b and the auxiliary light shielding layer pattern 22b as a mask, the etching stopper / mask layer pattern 21a is etched by dry etching with a mixed gas of Cl 2 and O 2 (Cl 2 : O 2 = 4: 1). Then, an etching stopper / mask layer pattern 21b was formed (FIG. 12 (9)).
Next, the resist pattern 110b is peeled off, subjected to predetermined cleaning, and a transfer mask having a light shielding portion (light shielding band) 80 composed of the auxiliary light shielding film pattern 20b and the portion of the light shielding film pattern 10a below the auxiliary light shielding film pattern 20b. (FIG. 12 (10)).
As described above, the binary transfer masks of Examples (1-13) and (1-14) were produced.
実施例(1−15)は、上記実施例(1−13)の図12(8)において、エッチングストッパ兼マスク層のパターン21aをマスクにして、遮光膜10のドライエッチングを行い、遮光膜パターン10aを形成した。このとき、酸化タンタル(TaO)層12および窒化タンタル(TaN)層11のドライエッチングガスとして、CHF3とHeの混合ガスを用いて同時に2層連続でエッチングを行った。これと同時に、レジストパターン110bをマスクとして、補助遮光層パターン22aをドライエッチングによってエッチングし、補助遮光層パターン22bを形成した(図12(8))。
上記工程以外は、上記実施例(1−13)と同様にして、本実施例(1−15)のバイナリ転写用マスクを作製した。
本実施例(1−13)〜(1−15)のバイナリ転写用マスクについて、ArF露光光で、半導体デバイスの設計仕様でいうDRAMハーフピッチ(hp)32nm以降の世代で問題となる電磁界(EMF)効果の課題に対し、十分な改善効果を有し、しかも実用性のある転写用マスクを提供できることを確認した。In Example (1-15), the light shielding film 10 is dry-etched using the etching stopper / mask layer pattern 21a as a mask in FIG. 10a was formed. At this time, two layers were etched simultaneously using a mixed gas of CHF 3 and He as a dry etching gas for the tantalum oxide (TaO) layer 12 and the tantalum nitride (TaN) layer 11. At the same time, the auxiliary light shielding layer pattern 22a was etched by dry etching using the resist pattern 110b as a mask to form the auxiliary light shielding layer pattern 22b (FIG. 12 (8)).
A binary transfer mask of Example (1-15) was prepared in the same manner as Example (1-13) except for the above steps.
With respect to the binary transfer masks of the embodiments (1-13) to (1-15), the electromagnetic field (problem with generations after DRAM half pitch (hp) 32 nm, which is the design specification of the semiconductor device, is ArF exposure light). It has been confirmed that a transfer mask having a sufficient improvement effect and practicality can be provided for the problem of the EMF) effect.
実施例(2−1)〜(2−9)
(マスクブランクの作製)
実施例(2−1)〜(2−9)は、実施例(1−1)〜(1−9)において、補助遮光膜20の厚さを35nmとし、補助遮光膜20の光学濃度を1.1とし、ダブル露光に用いられるバイナリマスクブランクとしたこと、を除き実施例(1−1)〜(1−9)と同様である。Examples (2-1) to (2-9)
(Manufacture of mask blank)
In Examples (2-1) to (2-9), the thickness of the auxiliary light shielding film 20 is set to 35 nm and the optical density of the auxiliary light shielding film 20 is set to 1 in Examples (1-1) to (1-9). .1 and the same as in Examples (1-1) to (1-9) except that a binary mask blank used for double exposure was used.
(転写用マスクの作製)
本実施例(2−1)〜(2−9)のバイナリマスクブランクを用い、上記実施例(1−1)〜(1−9)と同様にして、本実施例(2−1)〜(2−9)のバイナリ転写用マスクを作製した。
本実施例(2−1)〜(2−9)のバイナリ転写用マスクについて、ArF露光光で、半導体デバイスの設計仕様でいうDRAMハーフピッチ(hp)32nm以降の世代で問題となる電磁界(EMF)効果の課題に対し、十分な改善効果を有し、しかも実用性のある転写用マスクを提供できることを確認した。(Preparation of transfer mask)
Using the binary mask blanks of the examples (2-1) to (2-9), the examples (2-1) to (1-9) to (1-9) to (1-9) were performed in the same manner as the examples (1-1) to (1-9). The binary transfer mask of 2-9) was produced.
With regard to the binary transfer masks of Examples (2-1) to (2-9), an electromagnetic field (ArF exposure light) that causes a problem in generations after DRAM half pitch (hp) 32 nm, which is a semiconductor device design specification. It has been confirmed that a transfer mask having a sufficient improvement effect and practicality can be provided for the problem of the EMF) effect.
実施例(2−10)〜(2−15)
(マスクブランクの作製)
実施例(2−10)〜(2−15)は、実施例(1−10)〜(1−15)において、補助遮光層22を膜中のMo含有量が32.3原子%であるMoSiCH膜を用い厚さを20nmとすることで補助遮光膜20の光学濃度を1.1とし、ダブル露光に用いられるバイナリマスクブランクとしたこと、を除き実施例(1−10)〜(1−15)と同様である。Examples (2-10) to (2-15)
(Manufacture of mask blank)
In Examples (2-10) to (2-15), MoSiCH in which the Mo content in the auxiliary light shielding layer 22 is 32.3 atomic% in Examples (1-10) to (1-15) Examples (1-10) to (1-15) except that the optical density of the auxiliary light-shielding film 20 was set to 1.1 by using a film and the thickness was 20 nm to obtain a binary mask blank used for double exposure. ).
(転写用マスクの作製)
本実施例(2−10)〜(2−15)のバイナリマスクブランクを用い、上記実施例(1−10)〜(1−15)と同様にして、本実施例(2−10)〜(2−15)のバイナリマスクを作製した。
本実施例(2−10)〜(2−15)のバイナリ転写用マスクについて、ArF露光光で、半導体デバイスの設計仕様でいうDRAMハーフピッチ(hp)32nm以降の世代で問題となる電磁界(EMF)効果の課題に対し、十分な改善効果を有し、しかも実用性のある転写用マスクを提供できることを確認した。(Preparation of transfer mask)
Using the binary mask blanks of Examples (2-10) to (2-15), in the same manner as Examples (1-10) to (1-15), Examples (2-10) to ( The binary mask of 2-15) was produced.
With respect to the binary transfer masks of the present embodiments (2-10) to (2-15), the electromagnetic fields (problems in the generation after the DRAM half pitch (hp) 32 nm in the design specifications of the semiconductor device with ArF exposure light) It has been confirmed that a transfer mask having a sufficient improvement effect and practicality can be provided for the problem of the EMF) effect.
実施例(3−1)、(3−2)、(3−4)、(3−5)、(3−7)、(3−8)、(3−10)、(3−11)、(3−13)、(3−14)
(マスクブランクの作製)
実施例(3−1)、(3−2)、(3−4)、(3−5)、(3−7)、(3−8)、(3−10)、(3−11)、(3−13)、(3−14)は、実施例(1−1)、(1−2)、(1−4)、(1−5)、(1−7)、(1−8)、(1−10)、(1−11)、(1−13)、(1−14)において、遮光膜10の厚さを35nm(遮光層11の厚さを20nm)とすることで遮光膜10の光学濃度を2.3とし、ダブル露光に用いられるバイナリマスクブランクとしたこと、を除き実施例(1−1)、(1−2)、(1−4)、(1−5)、(1−7)、(1−8)、(1−10)、(1−11)、(1−13)、(1−14)と同様である。Examples (3-1), (3-2), (3-4), (3-5), (3-7), (3-8), (3-10), (3-11), (3-13), (3-14)
(Manufacture of mask blank)
Examples (3-1), (3-2), (3-4), (3-5), (3-7), (3-8), (3-10), (3-11), (3-13) and (3-14) are the examples (1-1), (1-2), (1-4), (1-5), (1-7), (1-8) , (1-10), (1-11), (1-13), (1-14), the thickness of the light shielding film 10 is set to 35 nm (the thickness of the light shielding layer 11 is set to 20 nm). Example (1-1), (1-2), (1-4), (1-5), except that the optical density of 10 was 2.3 and a binary mask blank used for double exposure was used. The same as (1-7), (1-8), (1-10), (1-11), (1-13), and (1-14).
(転写用マスクの作製)
上記本実施例(3−1)〜(3−14)のバイナリマスクブランクを用い、上記実施例(1−1)〜(1−14)と同様にして、本実施例(3−1)〜(3−14)のバイナリ転写用マスクを作製した。
本実施例(3−1)〜(3−14)のバイナリマスクについて、ArF露光光で、半導体デバイスの設計仕様でいうDRAMハーフピッチ(hp)32nm以降の世代で問題となる電磁界(EMF)効果の課題に対し、十分な改善効果を有し、しかも実用性のある転写用マスクを提供できることを確認した。(Preparation of transfer mask)
Using the binary mask blanks of the above Examples (3-1) to (3-14), the Examples (3-1) to (1) to (1) to (1-14) were performed in the same manner as the above Examples (1-1) to (1-14). A binary transfer mask of (3-14) was produced.
Regarding the binary masks of the examples (3-1) to (3-14), the electromagnetic field (EMF) which is a problem in the generation after the DRAM half pitch (hp) 32 nm in the design specifications of the semiconductor device with ArF exposure light. It was confirmed that a transfer mask having a sufficient improvement effect and practicality can be provided for the problem of the effect.
実施例(3−3)、(3−6)、(3−9)、(3−12)、(3−15)
(マスクブランクの作製)
実施例(3−3)、(3−6)、(3−9)、(3−12)、(3−15)は、実施例(1−3)、(1−6)、(1−9)、(1−12)、(1−15)において、遮光膜10の厚さを40nm(遮光層11の厚さを30nm)とすることで、遮光膜10の光学濃度を2.3とし、ダブル露光に用いられるバイナリマスクブランクとしたこと、を除き実施例(1−3)、(1−6)、(1−9)、(1−12)、(1−15)と同様である。Example (3-3), (3-6), (3-9), (3-12), (3-15)
(Manufacture of mask blank)
Examples (3-3), (3-6), (3-9), (3-12), and (3-15) are examples of (1-3), (1-6), (1- 9) In (1-12) and (1-15), the optical density of the light shielding film 10 is set to 2.3 by setting the thickness of the light shielding film 10 to 40 nm (the thickness of the light shielding layer 11 is 30 nm). Except for the binary mask blank used for double exposure, the same as in Examples (1-3), (1-6), (1-9), (1-12), and (1-15) .
(転写用マスクの作製)
上記本実施例(3−3)〜(3−15)のバイナリマスクブランクを用い、上記実施例(1−1)〜(1−15)と同様にして、本実施例(3−3)〜(3−15)のバイナリ転写用マスクを作製した。
本実施例(3−3)〜(3−15)のバイナリ転写マスクについて、ArF露光光で、半導体デバイスの設計仕様でいうDRAMハーフピッチ(hp)32nm以降の世代で問題となる電磁界(EMF)効果の課題に対し、十分な改善効果を有し、しかも実用性のある転写用マスクを提供できることを確認した。(Preparation of transfer mask)
Using the binary mask blanks of Examples (3-3) to (3-15), Examples (3-3) to (1-3) to (1-15) were performed in the same manner as Examples (1-1) to (1-15). A binary transfer mask of (3-15) was produced.
With respect to the binary transfer masks of Examples (3-3) to (3-15), an electromagnetic field (EMF) which becomes a problem in the generation after the DRAM half pitch (hp) 32 nm in the design specification of the semiconductor device with ArF exposure light. ) It was confirmed that a transfer mask having a sufficient improvement effect and practicality can be provided for the problem of effect.
実施例(4−1)
(遮光膜の膜設計)
事前に屈折率nおよび消衰係数kを測定しておいた種々のMoSi系膜材料の中から、遮光膜10の膜材料として、遮光層11にMoSi膜(n=2.4,k=2.9)、表面反射防止層12にMoSiON膜(n=2.1,k=0.3)を選定し、以下の光学シミュレーションを行った。
この光学シミュレーションでは、選定した材料について、遮光層11の膜厚条件を10nm〜40nmの範囲で、表面反射防止層12の膜厚条件を4nm〜20nmの範囲でそれぞれ変動させ、膜厚条件ごとに遮光膜10の全体の光学濃度(OD)と表面反射率(R%)を算出した。算出した結果をプロットしたグラフを図13に示す。Example (4-1)
(Light shielding film design)
Of various MoSi-based film materials whose refractive index n and extinction coefficient k have been measured in advance, a MoSi film (n = 2.4, k = 2) is used as the light-shielding film 10 as a film material. .9), a MoSiON film (n = 2.1, k = 0.3) was selected as the surface antireflection layer 12, and the following optical simulation was performed.
In this optical simulation, for the selected material, the film thickness condition of the light shielding layer 11 is varied in the range of 10 nm to 40 nm, and the film thickness condition of the surface antireflection layer 12 is varied in the range of 4 nm to 20 nm. The entire optical density (OD) and surface reflectance (R%) of the light shielding film 10 were calculated. A graph plotting the calculated results is shown in FIG.
図13では、グラフの横軸が遮光層11の膜厚、縦軸が表面反射防止層12の膜厚となっている。光学濃度に関しては、2.0、2.8、3.0の各境界線でそれぞれ領域分けされており、表面反射率に関しては、30%、25%、20%の各境界線でそれぞれ領域分けされている。また、遮光層11の膜厚が36nmで表面反射防止層12の膜厚が4nmの点から、遮光層11の膜厚が20nmで表面反射防止層12の膜厚が20nmの点にわたって、遮光膜10の合計膜厚が40nmとなる境界線が引かれている。 In FIG. 13, the horizontal axis of the graph is the film thickness of the light shielding layer 11, and the vertical axis is the film thickness of the surface antireflection layer 12. The optical density is divided into areas at 2.0, 2.8, and 3.0 boundary lines, and the surface reflectance is divided into areas at 30%, 25%, and 20% boundaries. Has been. Further, the light shielding film extends from the point where the thickness of the light shielding layer 11 is 36 nm and the thickness of the surface antireflection layer 12 is 4 nm to the point where the thickness of the light shielding layer 11 is 20 nm and the thickness of the surface antireflection layer 12 is 20 nm. The boundary line with which the total film thickness of 10 is 40 nm is drawn.
遮光膜10の光学濃度に関しては、グラフの左側から右側に向かうに従って、すなわち遮光層11の膜厚が厚くなるに従って、高くなる傾向にあるといえる。遮光膜10の表面反射率については、概ねグラフの下側から上側に向かうに従って、すなわち表面反射防止層12の膜厚が厚くなるに従って、低くなる傾向があるといえる。ただ、光学濃度、表面反射率ともに、遮光層11と表面反射防止層12との間での多重反射等に起因する光の干渉の影響があるため、単純な直線的な関係ではなく、光学シミュレーション等で厳密に検討することが必要といえる。なお、グラフにおける遮光膜10の合計膜厚が40nm以下となる領域は、
前記境界線よりも左側の領域となる。It can be said that the optical density of the light shielding film 10 tends to increase as it goes from the left side to the right side of the graph, that is, as the thickness of the light shielding layer 11 increases. About the surface reflectance of the light shielding film 10, it can be said that it tends to become low as the film thickness of the surface antireflection layer 12 becomes thicker from the lower side of the graph to the upper side. However, both the optical density and the surface reflectance are affected by light interference caused by multiple reflections between the light shielding layer 11 and the surface antireflection layer 12, so that the optical simulation is not a simple linear relationship. Therefore, it can be said that it is necessary to study strictly. In addition, the area | region where the total film thickness of the light shielding film 10 in a graph becomes 40 nm or less is as follows.
The region is on the left side of the boundary line.
なお、この実施例(4−1)では、遮光膜10の選定条件の1つである表面反射率の閾値を30%以下とする。表面反射率が30%よりも大きく40%以下であっても、正常に露光転写できる場合もある。しかし、露光装置の仕様や、被転写物のウェハ上のレジストの特性などによっては、表面反射率が30%よりも大きいと露光転写の精度が低下する場合がある。この点を考慮して、表面反射率の閾値を30%以下とする。以下、他の実施例においても同様とする。 In this example (4-1), the threshold value of the surface reflectance, which is one of the selection conditions for the light shielding film 10, is set to 30% or less. Even if the surface reflectance is greater than 30% and 40% or less, there are cases where exposure transfer can be performed normally. However, depending on the specifications of the exposure apparatus, the characteristics of the resist on the wafer to be transferred, and the like, if the surface reflectance is higher than 30%, the accuracy of exposure transfer may decrease. Considering this point, the threshold value of the surface reflectance is set to 30% or less. Hereinafter, the same applies to other embodiments.
ここで、光学濃度が2.0以上、かつ合計膜厚40nm以下、かつ表面反射率が30%以下である遮光膜10を作成可能な条件は、図13中のP203、P301、P302の3つの頂点を有する領域の内側となる。また、光学濃度が2.0以上、かつ合計膜厚40nm以下、かつ表面反射率が25%以下である遮光膜10を作成可能な条件は、図13中のP203、P251、P252の3つの頂点を有する領域の内側となる。さらに、光学濃度が2.0以上、かつ合計膜厚40nm以下、かつ表面反射率が20%以下である遮光膜10を作成可能な条件は、図13中のP203、P201、P202の3つの頂点を有する領域の内側となる。この実施例(4−1)では、図13の光学シミュレーションの結果から、遮光層11の膜厚として24nm、表面反射防止層として膜厚10nmをそれぞれ選定し、光学濃度2.0以上、かつ表面反射率が20%以下の遮光膜10を設計した。 Here, the conditions under which the light-shielding film 10 having an optical density of 2.0 or more, a total film thickness of 40 nm or less, and a surface reflectance of 30% or less can be produced are three conditions P203, P301, and P302 in FIG. Inside the area with vertices. The conditions under which the light-shielding film 10 having an optical density of 2.0 or more, a total film thickness of 40 nm or less, and a surface reflectance of 25% or less can be produced are the three apexes P203, P251, and P252 in FIG. Inside the region having Furthermore, the conditions under which the light-shielding film 10 having an optical density of 2.0 or more, a total film thickness of 40 nm or less, and a surface reflectance of 20% or less can be created are the three apexes P203, P201, and P202 in FIG. Inside the region having In this example (4-1), based on the result of the optical simulation of FIG. 13, a film thickness of the light shielding layer 11 of 24 nm and a film thickness of 10 nm are selected as the surface antireflection layer, respectively, and the optical density is 2.0 or more. The light shielding film 10 having a reflectance of 20% or less was designed.
次に、この選定した遮光膜10を用いたマスクブランクで転写用マスクを作製し、ウェハ上のレジストに露光転写したときに、十分なコントラストが得られるかどうかを光学シミュレーションで確認した。その結果を図14に示す。図14の光学シミュレーションでは、この実施例(4−1)で用いている遮光層11および表面反射防止層12の材料で種々の光学濃度の遮光膜10(表面反射防止層12の膜厚は10nmに固定)を形成した場合におけるコントラストを算出している。遮光膜に形成される転写パターンは、DRAM hp32nm世代であってダブルパターニングが適用されることを仮定し、ライン:スペース=3:1=384nm:128nmのライン&スペースパターンを適用してシミュレーションを行った。その結果、光学濃度2.8の場合ほど高くはないが、光学濃度2.0であってもコントラストが0.8以上と良好になることがわかった。すわなち、先に設計した光学濃度2.0の遮光膜10でも十分なコントラストが得られる。
なお、コントラストとは、転写用マスクの透光部を透過した露光光がウェハ上のレジストで結像したときにおける光強度分布の最大値ImaxとIminにおける関係であり、コントラスト=(Imax−Imin)/(Imax+Imin)で表わされるものである。以下、他の実施例においても同様とする。Next, a transfer mask was prepared with a mask blank using the selected light-shielding film 10, and it was confirmed by optical simulation whether sufficient contrast could be obtained when exposed and transferred to the resist on the wafer. The result is shown in FIG. In the optical simulation of FIG. 14, the light-shielding film 10 having various optical densities (the film thickness of the surface anti-reflection layer 12 is 10 nm) using the materials of the light-shielding layer 11 and the surface anti-reflection layer 12 used in Example (4-1). The contrast in the case of forming the (fixed) is calculated. The transfer pattern formed on the light-shielding film is a DRAM hp 32 nm generation and assumes that double patterning is applied, and a line & space pattern of line: space = 3: 1 = 384 nm: 128 nm is applied to perform a simulation. It was. As a result, it was found that although the optical density was not as high as 2.8, the contrast was as good as 0.8 or higher even at an optical density of 2.0. That is, sufficient contrast can be obtained even with the light shielding film 10 having an optical density of 2.0 designed previously.
The contrast is a relationship between the maximum values Imax and Imin of the light intensity distribution when the exposure light that has passed through the light transmitting portion of the transfer mask forms an image on the resist on the wafer, and contrast = (Imax−Imin) / (Imax + Imin). Hereinafter, the same applies to other embodiments.
次に、この選定した遮光膜10を用いたマスクブランクにおいて、EMFバイアスを十分低減できているかを光学シミュレーションで確認した。その結果を図15に示す。図15の光学シミュレーションでは、この実施例(4−1)で用いている遮光層11および表面反射防止層12の材料で種々の合計膜厚の遮光膜10を形成した場合におけるEMFバイアスを算出している。図15の縦軸におけるEMFバイアスは、TMAによる光学シミュレーションで算出されたバイアスからEMFシミュレーションで算出されたバイアスを差し引いたものとしている。すなわち、EMF効果を考慮していないシミュレーション結果からEMF効果を考慮したシミュレーション結果を差し引くことで、EMF効果に係るバイアス量を算出している。図15の横軸は、遮光膜10の全体膜厚である。表面反射防止層12を先に設計した膜厚である10nmに固定し、遮光層11の膜厚を変化させることで、遮光膜10の全体膜厚を変えている。また、光学シミュレーションに適用する設計パターンは、コントラストのシミュレーションで用いたものと同じライン&スペースパターンを適用してそれぞれバイアスを算出している。
その結果、遮光膜10の合計膜厚が40nm以下では、従来の合計膜厚60nm程度の遮光膜に比べて、EMF効果の影響を大きく低減できることがわかった。Next, it was confirmed by optical simulation whether the EMF bias was sufficiently reduced in the mask blank using the selected light shielding film 10. The result is shown in FIG. In the optical simulation of FIG. 15, the EMF bias is calculated when the light shielding film 10 having various total film thicknesses is formed from the materials of the light shielding layer 11 and the surface antireflection layer 12 used in this example (4-1). ing. The EMF bias on the vertical axis in FIG. 15 is obtained by subtracting the bias calculated by the EMF simulation from the bias calculated by the optical simulation by TMA. That is, the bias amount related to the EMF effect is calculated by subtracting the simulation result considering the EMF effect from the simulation result not considering the EMF effect. The horizontal axis in FIG. 15 is the total thickness of the light shielding film 10. The total thickness of the light shielding film 10 is changed by fixing the surface antireflection layer 12 to 10 nm, which is the previously designed film thickness, and changing the film thickness of the light shielding layer 11. In addition, as the design pattern applied to the optical simulation, the same line and space pattern as that used in the contrast simulation is applied to calculate the respective biases.
As a result, it was found that when the total film thickness of the light shielding film 10 is 40 nm or less, the influence of the EMF effect can be greatly reduced as compared with the conventional light shielding film having a total film thickness of about 60 nm.
(マスクブランクの作製)
この実施例(4−1)では、遮光膜10を図13の光学シミュレーションの結果から設計した遮光膜10に代えたことを除き、実施例(1−1)と同様のマスクブランクを作製した。
実施例(4−1)では、透光性基板1上に、遮光膜10として、MoSi膜(遮光層11)、MoSiON膜(表面反射防止層12)、をそれぞれ形成した。(Manufacture of mask blank)
In Example (4-1), a mask blank similar to Example (1-1) was produced except that the light shielding film 10 was replaced with the light shielding film 10 designed from the result of the optical simulation of FIG.
In Example (4-1), a MoSi film (light shielding layer 11) and a MoSiON film (surface antireflection layer 12) were formed as the light shielding film 10 on the translucent substrate 1, respectively.
具体的には、DCマグネトロンスパッタ装置を用い、Mo:Si=21原子%:79原子%のターゲットを使用し、Arガス雰囲気で、モリブデン、シリコンからなる膜(Mo:21原子%、Si:79原子%)を24nmの膜厚で形成し、MoSi膜(遮光層11)を形成した。
次いで、Mo:Si=4原子%:96原子%のターゲットを用い、ArとO2とN2とHeの混合ガス雰囲気で、モリブデン、シリコン、酸素、窒素からなる膜(Mo:2原子%、Si:37原子%、O:23原子%、N:38原子%)を10nmの膜厚で形成し、MoSiON膜(表面反射防止層12)を形成した。
次に、上記基板を450℃で30分間加熱処理(アニール処理)した。Specifically, using a DC magnetron sputtering apparatus, using a target of Mo: Si = 21 atomic%: 79 atomic%, and a film made of molybdenum and silicon in an Ar gas atmosphere (Mo: 21 atomic%, Si: 79 Atom%) was formed with a film thickness of 24 nm to form a MoSi film (light shielding layer 11).
Next, using a target of Mo: Si = 4 atomic%: 96 atomic%, in a mixed gas atmosphere of Ar, O 2 , N 2, and He, a film made of molybdenum, silicon, oxygen, and nitrogen (Mo: 2 atomic%, Si: 37 atomic%, O: 23 atomic%, and N: 38 atomic%) were formed with a film thickness of 10 nm to form a MoSiON film (surface antireflection layer 12).
Next, the substrate was heated (annealed) at 450 ° C. for 30 minutes.
この透光性基板1上に形成された遮光膜10に対して、光学式薄膜特性測定装置n&k1280(n&kテクノロジー社製)で屈折率nおよび消衰係数kを測定した。その結果、この遮光膜10は、遮光層11がn=2.4,k=2.9であり、表面反射防止層12がn=2.1,k=0.3であることが確認された。また、遮光膜10に対して、分光光度計U−4100(日立ハイテクノロジーズ社製)で、光学濃度(OD)および表面反射率を測定した。その結果、この遮光膜10は、ArF露光光(波長193nm)に対する光学濃度が2.0であり、表面反射率が19.8%であることが確認された。また、補助遮光膜20の形成後に、光学濃度を測定したところ、遮光膜10と補助遮光膜20の積層構造で、ArF露光光(波長193nm)に対する光学濃度が2.8であることが確認された。
上記により、ArFエキシマレーザー露光用かつシングル露光用の補助遮光膜20および遮光膜10を形成したバイナリマスクブランクを得た。Refractive index n and extinction coefficient k were measured with respect to light shielding film 10 formed on translucent substrate 1 using an optical thin film characteristic measuring device n & k 1280 (manufactured by n & k Technology). As a result, this light-shielding film 10 was confirmed that the light-shielding layer 11 had n = 2.4 and k = 2.9, and the surface antireflection layer 12 had n = 2.1 and k = 0.3. It was. Moreover, the optical density (OD) and the surface reflectance were measured with respect to the light shielding film 10 with a spectrophotometer U-4100 (manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation). As a result, this light-shielding film 10 was confirmed to have an optical density of 2.0 with respect to ArF exposure light (wavelength 193 nm) and a surface reflectance of 19.8%. Further, when the optical density was measured after the auxiliary light shielding film 20 was formed, it was confirmed that the optical density with respect to ArF exposure light (wavelength 193 nm) was 2.8 in the laminated structure of the light shielding film 10 and the auxiliary light shielding film 20. It was.
As described above, a binary mask blank on which the auxiliary light shielding film 20 and the light shielding film 10 for ArF excimer laser exposure and single exposure were formed was obtained.
(転写用マスクの作製)
本実施例(4−1)のバイナリマスクブランクを用い、上記実施例(1−1)と同様にして、本実施例(4−1)のバイナリ転写用マスクを作製した。
ここでは、マスク設計パターンに対し、従来通りEMFシミュレーションで厳密な補正計算で生成した転写パターンと、TMAシミュレーションを利用するなどして計算負荷を軽くして補正計算で生成した転写パターンを準備し、先に作製した2枚のバイナリマスクブランクのレジスト膜100に各転写パターンを描画して、2枚のバイナリ転写用マスクを作製した。
2枚のバイナリ転写用マスクに対し、それぞれ露光装置でウェハ上のレジスト膜に転写パターンを露光転写してみたところ、共にパターンを精度よく転写できていた。この実施例(4−1)のマスクブランクは、TMAシミュレーションを利用して計算負荷を軽くした補正計算で生成した転写パターンでも十分な転写性能を有する転写用マスクを作製することができることが確認できた。また、外周領域への漏れ光による最大4回の重ね露光に対しても、補助遮光膜パターン20bと遮光膜パターン10aとで構成される遮光部(遮光帯)80によって、ウェハ上のレジスト膜への感光を抑制できていることも確認できた。(Preparation of transfer mask)
Using the binary mask blank of this example (4-1), a binary transfer mask of this example (4-1) was produced in the same manner as in the above example (1-1).
Here, for the mask design pattern, prepare the transfer pattern generated by strict correction calculation by EMF simulation as usual and the transfer pattern generated by correction calculation by reducing the calculation load by using TMA simulation, etc. Each transfer pattern was drawn on the resist film 100 of the two binary mask blanks produced previously, and two binary transfer masks were produced.
When the transfer pattern was exposed and transferred to the resist film on the wafer with an exposure apparatus for each of the two binary transfer masks, both patterns could be transferred with high accuracy. It can be confirmed that the mask blank of this example (4-1) can produce a transfer mask having sufficient transfer performance even with a transfer pattern generated by correction calculation using TMA simulation to reduce the calculation load. It was. In addition, even for a maximum of four times of overexposure due to leakage light to the outer peripheral region, the light shielding portion (light shielding band) 80 composed of the auxiliary light shielding film pattern 20b and the light shielding film pattern 10a is applied to the resist film on the wafer. It was also confirmed that the photosensitivity was suppressed.
実施例(4−2)
(遮光膜の膜設計)
実施例(4−1)と同様に、事前に屈折率nおよび消衰係数kを測定しておいた種々のMoSi系膜材料の中から、遮光膜10の膜材料として、遮光層11にMoSi膜(n=2.4,k=1.9)、表面反射防止層12にMoSiON膜(n=2.3,k=1.0)を選定し、遮光膜10の全体の光学濃度(OD)と表面反射率(R%)に関する光学シミュレーションを行った。算出した結果をプロットしたグラフを図16に示す。Example (4-2)
(Light shielding film design)
As in Example (4-1), among the various MoSi-based film materials whose refractive index n and extinction coefficient k have been measured in advance, MoSi is formed on the light-shielding layer 11 as the film material of the light-shielding film 10. A MoSiON film (n = 2.3, k = 1.0) is selected as the film (n = 2.4, k = 1.9) and the surface antireflection layer 12, and the entire optical density (OD) of the light shielding film 10 is selected. ) And surface reflectance (R%). A graph plotting the calculated results is shown in FIG.
この実施例(4−2)では、図16の光学シミュレーションの結果から、遮光層11の膜厚として33nm、表面反射防止層として膜厚6nmをそれぞれ選定し、光学濃度2.0以上、かつ表面反射率が30%以下の遮光膜10を設計した。
次に、この選定した遮光膜10を用いたマスクブランクで転写用マスクを作製し、ウェハ上のレジストに露光転写したときに、十分なコントラストが得られるかどうかを、実施例(4−1)と同様、光学シミュレーションで確認した。その結果を図17に示す。図17の結果から、光学濃度2.0であってもコントラストが0.8以上と良好であることがわかった。In this example (4-2), from the result of the optical simulation of FIG. 16, a film thickness of 33 nm and a film thickness of 6 nm are selected as the surface antireflection layer, respectively, and the optical density is 2.0 or more. The light shielding film 10 having a reflectance of 30% or less was designed.
Next, whether or not sufficient contrast can be obtained when a transfer mask is produced with a mask blank using the selected light-shielding film 10 and exposed and transferred to a resist on the wafer is shown in Example (4-1). As with, it was confirmed by optical simulation. The result is shown in FIG. From the results of FIG. 17, it was found that the contrast was as good as 0.8 or higher even at an optical density of 2.0.
次に、この選定した遮光膜10を用いたマスクブランクにおいて、EMFバイアスを十分低減できているかを、実施例(4−1)と同様、光学シミュレーションで確認した。ただし、表面反射防止層の膜厚は6nmに固定して光学シミュレーションを行った。その結果を図18に示す。図18の結果より、遮光膜10の合計膜厚が40nm以下では、従来の合計膜厚60nm程度の遮光膜に比べて、EMF効果の影響を大きく低減できることがわかった。 Next, in the mask blank using the selected light shielding film 10, whether or not the EMF bias was sufficiently reduced was confirmed by optical simulation as in Example (4-1). However, the thickness of the surface antireflection layer was fixed at 6 nm and optical simulation was performed. The result is shown in FIG. From the result of FIG. 18, it was found that when the total film thickness of the light shielding film 10 is 40 nm or less, the influence of the EMF effect can be greatly reduced as compared with the conventional light shielding film having a total film thickness of about 60 nm.
(マスクブランクの作製)
この実施例(4−2)では、遮光膜10を図16の光学シミュレーションの結果から設計した遮光膜10に代えたことを除き、実施例(4−1)と同様のマスクブランクを作製した。
実施例(4−2)では、透光性基板1上に、遮光膜10として、MoSiN膜(遮光層11)、MoSiON膜(表面反射防止層12)、をそれぞれ形成した。(Manufacture of mask blank)
In Example (4-2), a mask blank similar to Example (4-1) was produced, except that the light shielding film 10 was replaced with the light shielding film 10 designed from the result of the optical simulation of FIG.
In Example (4-2), a MoSiN film (light shielding layer 11) and a MoSiON film (surface antireflection layer 12) were formed as the light shielding film 10 on the translucent substrate 1, respectively.
具体的には、DCマグネトロンスパッタ装置を用い、Mo:Si=21原子%:79原子%のターゲットを使用し、ArとN2の混合ガス雰囲気で、ガス雰囲気で、モリブデン、シリコン、窒素からなる膜(Mo:15原子%、Si:56原子%、N:29原子%)を33nmの膜厚で形成し、MoSiN膜(遮光層11)を形成した。
次いで、Mo:Si=4原子%:96原子%のターゲットを用い、ArとO2とN2とHeの混合ガス雰囲気で、モリブデン、シリコン、酸素、窒素からなる膜(Mo:3原子%、Si:56原子%、O:16原子%、N:25原子%)を6nmの膜厚で形成し、MoSiON膜(表面反射防止層12)を形成した。
次に、上記基板を450℃で30分間加熱処理(アニール処理)した。Specifically, a DC magnetron sputtering apparatus is used, a target of Mo: Si = 21 atomic%: 79 atomic% is used, and a mixed gas atmosphere of Ar and N 2 is composed of molybdenum, silicon, and nitrogen in a gas atmosphere. A film (Mo: 15 atomic%, Si: 56 atomic%, N: 29 atomic%) was formed to a thickness of 33 nm to form a MoSiN film (light shielding layer 11).
Next, using a target of Mo: Si = 4 atomic%: 96 atomic%, in a mixed gas atmosphere of Ar, O 2 , N 2, and He, a film made of molybdenum, silicon, oxygen, and nitrogen (Mo: 3 atomic%, Si: 56 atomic%, O: 16 atomic%, N: 25 atomic%) was formed with a film thickness of 6 nm to form a MoSiON film (surface antireflection layer 12).
Next, the substrate was heated (annealed) at 450 ° C. for 30 minutes.
この透光性基板1上に形成された遮光膜10に対して、光学式薄膜特性測定装置n&k1280(n&kテクノロジー社製)で屈折率nおよび消衰係数kを測定した。その結果、この遮光膜10は、遮光層11がn=2.4,k=1.9であり、表面反射防止層12がn=2.3,k=1.0であることが確認された。また、遮光膜10に対して、分光光度計U−4100(日立ハイテクノロジーズ社製)で、光学濃度(OD)および表面反射率を測定した。その結果、この遮光膜10は、ArF露光光(波長193nm)に対する光学濃度が2.0であり、表面反射率が26.7%であることが確認された。また、補助遮光膜20の形成後に、光学濃度を測定したところ、遮光膜10と補助遮光膜20の積層構造で、ArF露光光(波長193nm)に対する光学濃度が2.8であることが確認された。
上記により、ArFエキシマレーザー露光用かつシングル露光用の補助遮光膜20および遮光膜10を形成したバイナリマスクブランクを得た。Refractive index n and extinction coefficient k were measured with respect to light shielding film 10 formed on translucent substrate 1 using an optical thin film characteristic measuring device n & k 1280 (manufactured by n & k Technology). As a result, this light-shielding film 10 was confirmed that the light-shielding layer 11 had n = 2.4 and k = 1.9, and the surface antireflection layer 12 had n = 2.3 and k = 1.0. It was. Moreover, the optical density (OD) and the surface reflectance were measured with respect to the light shielding film 10 with a spectrophotometer U-4100 (manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation). As a result, it was confirmed that this light-shielding film 10 had an optical density of 2.0 with respect to ArF exposure light (wavelength 193 nm) and a surface reflectance of 26.7%. Further, when the optical density was measured after the auxiliary light shielding film 20 was formed, it was confirmed that the optical density with respect to ArF exposure light (wavelength 193 nm) was 2.8 in the laminated structure of the light shielding film 10 and the auxiliary light shielding film 20. It was.
As described above, a binary mask blank on which the auxiliary light shielding film 20 and the light shielding film 10 for ArF excimer laser exposure and single exposure were formed was obtained.
(転写用マスクの作製)
本実施例(4−2)のバイナリマスクブランクを用い、上記実施例(4−1)と同様にして、本実施例(4−2)のバイナリ転写用マスクを作製した。
ここでも、マスク設計パターンに対し、従来通りEMFシミュレーションで厳密な補正計算で生成した転写パターンと、TMAシミュレーションを利用するなどして計算負荷を軽くして補正計算で生成した転写パターンを準備し、先に作製した2枚のバイナリマスクブランクのレジスト膜100に各転写パターンを描画して、2枚のバイナリ転写用マスクを作製した。
2枚のバイナリ転写用マスクに対し、それぞれ露光装置でウェハ上のレジスト膜に転写パターンを露光転写してみたところ、共にパターンを精度よく転写できていた。この実施例(4−2)のマスクブランクは、TMAシミュレーションを利用して計算負荷を軽くした補正計算で生成した転写パターンでも十分な転写性能を有する転写用マスクを作製することができることが確認できた。また、外周領域への漏れ光による最大4回の重ね露光に対しても、補助遮光膜パターン20bと遮光膜パターン10aとで構成される遮光部(遮光帯)80によって、ウェハ上のレジスト膜への感光を抑制できていることも確認できた。(Preparation of transfer mask)
Using the binary mask blank of this example (4-2), a binary transfer mask of this example (4-2) was produced in the same manner as in the above example (4-1).
Again, for the mask design pattern, prepare the transfer pattern generated by strict correction calculation by EMF simulation as before, and the transfer pattern generated by correction calculation by reducing the calculation load by using TMA simulation, etc. Each transfer pattern was drawn on the resist film 100 of the two binary mask blanks produced previously, and two binary transfer masks were produced.
When the transfer pattern was exposed and transferred to the resist film on the wafer with an exposure apparatus for each of the two binary transfer masks, both patterns could be transferred with high accuracy. It can be confirmed that the mask blank of this Example (4-2) can produce a transfer mask having sufficient transfer performance even with a transfer pattern generated by correction calculation using TMA simulation to reduce the calculation load. It was. In addition, even for a maximum of four times of overexposure due to leakage light to the outer peripheral region, the light shielding portion (light shielding band) 80 composed of the auxiliary light shielding film pattern 20b and the light shielding film pattern 10a is applied to the resist film on the wafer. It was also confirmed that the photosensitivity was suppressed.
実施例(4−3)
(遮光膜の膜設計)
実施例(4−1)と同様に、事前に屈折率nおよび消衰係数kを測定しておいた種々のMoSi系膜材料の中から、遮光膜10の膜材料として、遮光層11にMoSiN膜(n=1.8,k=2.1)、表面反射防止層12にMoSiN膜(n=2.0,k=0.9)を選定し、遮光膜10の全体の光学濃度(OD)と表面反射率(R%)に関する光学シミュレーションを行った。算出した結果をプロットしたグラフを図19に示す。Example (4-3)
(Light shielding film design)
As in Example (4-1), among the various MoSi based film materials whose refractive index n and extinction coefficient k have been measured in advance, MoSiN is used as the light shielding layer 11 as the film material of the light shielding film 10. A MoSiN film (n = 2.0, k = 0.9) is selected as the film (n = 1.8, k = 2.1) and the surface antireflection layer 12, and the entire optical density (OD) of the light shielding film 10 is obtained. ) And surface reflectance (R%). A graph plotting the calculated results is shown in FIG.
この実施例(4−3)では、図19の光学シミュレーションの結果から、遮光層11の膜厚として30nm、表面反射防止層として膜厚10nmをそれぞれ選定し、光学濃度2.0以上、かつ表面反射率が20%以下の遮光膜10を設計した。
次に、この選定した遮光膜10を用いたマスクブランクで転写用マスクを作製し、ウェハ上のレジストに露光転写したときに、十分なコントラストが得られるかどうかを、実施例(4−1)と同様、光学シミュレーションで確認した。その結果を図20に示す。図20の結果から、光学濃度2.0であってもコントラストが0.8以上と良好であることがわかった。In this example (4-3), from the result of the optical simulation of FIG. 19, 30 nm is selected as the thickness of the light shielding layer 11 and 10 nm is selected as the surface antireflection layer, and the optical density is 2.0 or more. The light shielding film 10 having a reflectance of 20% or less was designed.
Next, whether or not sufficient contrast can be obtained when a transfer mask is produced with a mask blank using the selected light-shielding film 10 and exposed and transferred to a resist on the wafer is shown in Example (4-1). As with, it was confirmed by optical simulation. The result is shown in FIG. From the results of FIG. 20, it was found that the contrast was as good as 0.8 or higher even at an optical density of 2.0.
次に、この選定した遮光膜10を用いたマスクブランクにおいて、EMFバイアスを十分低減できているかを、実施例(4−1)と同様、光学シミュレーションで確認した。ただし、表面反射防止層の膜厚は10nmに固定して光学シミュレーションを行った。その結果を図21に示す。図21の結果より、遮光膜10の合計膜厚が40nm以下では、従来の合計膜厚60nm程度の遮光膜に比べて、EMF効果の影響を大きく低減できることがわかった。 Next, in the mask blank using the selected light shielding film 10, whether or not the EMF bias was sufficiently reduced was confirmed by optical simulation as in Example (4-1). However, the thickness of the surface antireflection layer was fixed at 10 nm and optical simulation was performed. The result is shown in FIG. From the results of FIG. 21, it was found that when the total film thickness of the light shielding film 10 is 40 nm or less, the influence of the EMF effect can be greatly reduced as compared with the conventional light shielding film having a total film thickness of about 60 nm.
(マスクブランクの作製)
この実施例(4−3)では、遮光膜10を図19の光学シミュレーションの結果から設計した遮光膜10に代えたことを除き、実施例(4−1)と同様のマスクブランクを作製した。
実施例(4−3)では、透光性基板1上に、遮光膜10として、MoSiN膜(遮光層11)、MoSiN膜(表面反射防止層12)、をそれぞれ形成した。(Manufacture of mask blank)
In Example (4-3), a mask blank similar to Example (4-1) was produced, except that the light shielding film 10 was replaced with the light shielding film 10 designed from the result of the optical simulation of FIG.
In Example (4-3), a MoSiN film (light shielding layer 11) and a MoSiN film (surface antireflection layer 12) were formed as the light shielding film 10 on the translucent substrate 1, respectively.
具体的には、DCマグネトロンスパッタ装置を用い、モリブデン、シリコン、窒素からなる膜(Mo:9原子%、Si:64原子%、N:27原子%)を30nmの膜厚で形成し、MoSiN膜(遮光層11)を形成した。
次いで、DCマグネトロンスパッタ装置を用い、モリブデン、シリコン、窒素からなる膜(Mo:8原子%、Si:48原子%、N:44原子%)を10nmの膜厚で形成し、MoSiN膜(表面反射防止層12)を形成した。Specifically, using a DC magnetron sputtering apparatus, a film made of molybdenum, silicon, and nitrogen (Mo: 9 atomic%, Si: 64 atomic%, N: 27 atomic%) is formed with a film thickness of 30 nm, and a MoSiN film (Light shielding layer 11) was formed.
Next, using a DC magnetron sputtering apparatus, a film made of molybdenum, silicon, and nitrogen (Mo: 8 atomic%, Si: 48 atomic%, N: 44 atomic%) is formed to a thickness of 10 nm, and a MoSiN film (surface reflection) A prevention layer 12) was formed.
この透光性基板1上に形成された遮光膜10に対して、光学式薄膜特性測定装置n&k1280(n&kテクノロジー社製)で屈折率nおよび消衰係数kを測定した。その結果、この遮光膜10は、遮光層11がn=1.8,k=2.1であり、表面反射防止層12がn=2.0,k=0.9であることが確認された。また、遮光膜10に対して、分光光度計U−4100(日立ハイテクノロジーズ社製)で、光学濃度(OD)および表面反射率を測定した。その結果、この遮光膜10は、ArF露光光(波長193nm)に対する光学濃度が2.0であり、表面反射率が17.9%であることが確認された。また、補助遮光膜20の形成後に、光学濃度を測定したところ、遮光膜10と補助遮光膜20の積光構造で、ArF露光光(波長193nm)に対する光学濃度が2.8であることが確認された。また、補助遮光膜20の形成後に、光学濃度を測定したところ、遮光膜10と補助遮光膜20の積層構造で、ArF露光光(波長193nm)に対する光学濃度が2.8であることが確認された。
上記により、ArFエキシマレーザー露光用かつシングル露光用の補助遮光膜20および遮光膜10を形成したバイナリマスクブランクを得た。Refractive index n and extinction coefficient k were measured with respect to light shielding film 10 formed on translucent substrate 1 using an optical thin film characteristic measuring device n & k 1280 (manufactured by n & k Technology). As a result, this light-shielding film 10 was confirmed that the light-shielding layer 11 was n = 1.8 and k = 2.1, and the surface antireflection layer 12 was n = 2.0 and k = 0.9. It was. Moreover, the optical density (OD) and the surface reflectance were measured with respect to the light shielding film 10 with a spectrophotometer U-4100 (manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation). As a result, it was confirmed that the light shielding film 10 had an optical density of 2.0 with respect to ArF exposure light (wavelength 193 nm) and a surface reflectance of 17.9%. Further, when the optical density was measured after the auxiliary light shielding film 20 was formed, it was confirmed that the optical density with respect to ArF exposure light (wavelength 193 nm) was 2.8 in the product structure of the light shielding film 10 and the auxiliary light shielding film 20. It was. Further, when the optical density was measured after the auxiliary light shielding film 20 was formed, it was confirmed that the optical density with respect to ArF exposure light (wavelength 193 nm) was 2.8 in the laminated structure of the light shielding film 10 and the auxiliary light shielding film 20. It was.
As described above, a binary mask blank on which the auxiliary light shielding film 20 and the light shielding film 10 for ArF excimer laser exposure and single exposure were formed was obtained.
(転写用マスクの作製)
本実施例(4−3)のバイナリマスクブランクを用い、上記実施例(4−1)と同様にして、本実施例(4−3)のバイナリ転写用マスクを作製した。
ここでも、マスク設計パターンに対し、従来通りEMFシミュレーションで厳密な補正計算で生成した転写パターンと、TMAシミュレーションを利用するなどして計算負荷を軽くして補正計算で生成した転写パターンを準備し、先に作製した2枚のバイナリマスクブランクのレジスト膜100に各転写パターンを描画して、2枚のバイナリ転写用マスクを作製した。
2枚のバイナリ転写用マスクに対し、それぞれ露光装置でウェハ上のレジスト膜に転写パターンを露光転写してみたところ、共にパターンを精度よく転写できていた。この実施例(4−3)のマスクブランクは、TMAシミュレーションを利用して計算負荷を軽くした補正計算で生成した転写パターンでも十分な転写性能を有する転写用マスクを作製することができることが確認できた。また、外周領域への漏れ光による最大4回の重ね露光に対しても、補助遮光膜パターン20bと遮光膜パターン10aとで構成される遮光部(遮光帯)80によって、ウェハ上のレジスト膜への感光を抑制できていることも確認できた。(Preparation of transfer mask)
Using the binary mask blank of this example (4-3), a binary transfer mask of this example (4-3) was produced in the same manner as in the above example (4-1).
Again, for the mask design pattern, prepare the transfer pattern generated by strict correction calculation by EMF simulation as before, and the transfer pattern generated by correction calculation by reducing the calculation load by using TMA simulation, etc. Each transfer pattern was drawn on the resist film 100 of the two binary mask blanks produced previously, and two binary transfer masks were produced.
When the transfer pattern was exposed and transferred to the resist film on the wafer with an exposure apparatus for each of the two binary transfer masks, both patterns could be transferred with high accuracy. It can be confirmed that the mask blank of this example (4-3) can produce a transfer mask having a sufficient transfer performance even with a transfer pattern generated by a correction calculation with a light calculation load using TMA simulation. It was. In addition, even for a maximum of four times of overexposure due to leakage light to the outer peripheral region, the light shielding portion (light shielding band) 80 composed of the auxiliary light shielding film pattern 20b and the light shielding film pattern 10a is applied to the resist film on the wafer. It was also confirmed that the photosensitivity was suppressed.
実施例(4−4)〜(4−6)
実施例(4−4)〜(4−6)は、図2に示すように、補助遮光膜20上に、実施例(1−4)〜実施例(1−6)で示したエッチングマスク(ハードマスク)膜30および密着性向上層60を形成したこと、を除き実施例(4−1)〜(4−3)と同様である。
この実施例(4−4)〜(4−6)の態様では、実施例(4−1)〜(4−3)のCr系補助遮光膜20(エッチングマスクを兼ねる)に比べ、補助遮光膜とエッチングマスク膜をそれぞれ専用の膜として分けているので、エッチングマスク膜30を薄膜化でき、これにより、レジストの薄膜化が可能となる。Examples (4-4) to (4-6)
As shown in FIG. 2, the examples (4-4) to (4-6) are formed on the auxiliary light shielding film 20 by using the etching mask ( Hard mask) The same as in Examples (4-1) to (4-3) except that the film 30 and the adhesion improving layer 60 were formed.
In the embodiments of the embodiments (4-4) to (4-6), the auxiliary light shielding film is compared with the Cr-based auxiliary light shielding film 20 (also serving as an etching mask) of the embodiments (4-1) to (4-3). Since the etching mask film is divided as a dedicated film, the etching mask film 30 can be thinned, and the resist can be thinned.
実施例(4−7)〜(4−9)
実施例(4−7)〜(4−9)は、図3に示すように、補助遮光膜20上に、実施例(1−7)〜実施例(1−9)で示したエッチングマスク(ハードマスク)膜30および第2エッチングマスク膜40を形成したこと、を除き実施例(4−1)〜(4−3)と同様である。
この実施例(4−7)〜(4−9)の態様では、クロム系の第2エッチングマスク膜40の採用により、上記実施例(4−4)〜(4−6)の態様に比べ、レジストの薄膜化が可能となると共にレジストの密着性も向上する。Examples (4-7) to (4-9)
As shown in FIG. 3, the examples (4-7) to (4-9) are formed on the auxiliary light-shielding film 20 with the etching masks (1-7) to (1-9) shown in the examples (1-9). (Hard mask) The same as the embodiments (4-1) to (4-3) except that the film 30 and the second etching mask film 40 are formed.
In the embodiments of the embodiments (4-7) to (4-9), the adoption of the chromium-based second etching mask film 40 makes the comparison with the embodiments of the embodiments (4-4) to (4-6). The resist can be thinned and the adhesion of the resist is improved.
実施例(4−10)〜(4−12)
実施例(4−10)〜(4−12)は、図4や実施例(1−10)〜実施例(1−12)で示すように、エッチングストッパ兼マスク層21と補助遮光層22の積層構造で補助遮光膜20を形成し、その上に密着性向上層60を形成したこと、を除き実施例(4−1)〜(4−3)と同様である。
上記実施例(4−10)〜(4−12)の態様では、上記実施例(4−1)〜(4−3)のCr系補助遮光膜20(エッチングマスクを兼ねる)に比べ、遮光膜10に対するエッチングストッパ兼マスク層21の薄膜化が可能となる。これにより、遮光膜10のより高いエッチング精度を得る。
この実施例(4−10)〜(4−12)の態様では、上記実施例(4−1)〜(4−3)のCr系補助遮光膜20に比べ、同じ光学濃度で比較して、補助遮光膜20の薄膜化が可能となる。この膜厚の薄い補助遮光膜20により、上記実施例(4−1)〜(4−3)の態様に比べ、レジストの薄膜化が可能となる。Examples (4-10) to (4-12)
In Examples (4-10) to (4-12), as shown in FIG. 4 and Examples (1-10) to Example (1-12), an etching stopper / mask layer 21 and an auxiliary light shielding layer 22 are formed. The same as in Examples (4-1) to (4-3) except that the auxiliary light-shielding film 20 was formed in a laminated structure and the adhesion improving layer 60 was formed thereon.
In the embodiments of the above Examples (4-10) to (4-12), the light-shielding film is compared with the Cr-based auxiliary light-shielding film 20 (also serving as an etching mask) of the above Examples (4-1) to (4-3). Thus, the etching stopper / mask layer 21 can be made thinner with respect to 10. Thereby, higher etching accuracy of the light shielding film 10 is obtained.
In the embodiments (4-10) to (4-12), compared with the Cr-based auxiliary light-shielding film 20 of the above-described Examples (4-1) to (4-3), compared with the same optical density, The auxiliary light shielding film 20 can be thinned. This thin auxiliary light-shielding film 20 enables the resist to be thinned as compared with the embodiments (4-1) to (4-3).
実施例(4−13)〜(4−15)
実施例(4−13)〜(4−15)は、図5や実施例(1−13)〜(1−15)に示すように、密着性向上層60に代えて、エッチングマスク膜70を形成したこと、を除き実施例(4−10)〜(4−12)と同様である。
この実施例(4−13)〜(4−15)の態様では、クロム系のエッチングマスク膜70の採用により、上記実施例(4−10)〜(4−12)の態様に比べ、レジストの薄膜化が可能となると共にレジストの密着性も向上する。Examples (4-13) to (4-15)
In Examples (4-13) to (4-15), as shown in FIG. 5 and Examples (1-13) to (1-15), instead of the adhesion improving layer 60, an etching mask film 70 is used. Except that it was formed, it is the same as Examples (4-10) to (4-12).
In the embodiments of the embodiments (4-13) to (4-15), the use of the chromium-based etching mask film 70 allows the resist to be compared with the embodiments (4-10) to (4-12). The film thickness can be reduced and the adhesion of the resist is improved.
実施例(5−1)〜(5−15)
実施例(5−1)〜(5−15)は、実施例(2−1)〜(2−15)に示すように補助遮光膜20の光学濃度を1.1とし、ダブル露光に用いられるバイナリマスクブランクとしたこと、を除き実施例(4−1)〜(4−15)と同様である。
この実施例(5−1)〜(5−15)の態様では、2枚のバイナリマスクブランクからダブル露光対応のバイナリ転写マスクセットを作製した場合において、外周領域への漏れ光による最大8回の重ね露光に対して、補助遮光膜パターン20bと遮光膜パターン10aとで構成される遮光部(遮光帯)80によって、ウェハ上のレジスト膜への感光を抑制できていることが可能となる。Examples (5-1) to (5-15)
In Examples (5-1) to (5-15), as shown in Examples (2-1) to (2-15), the optical density of the auxiliary light-shielding film 20 is 1.1, and is used for double exposure. Except that a binary mask blank is used, the same as in Examples (4-1) to (4-15).
In the embodiments of the embodiments (5-1) to (5-15), when a binary transfer mask set corresponding to double exposure is produced from two binary mask blanks, the maximum number of times is eight times due to light leaking to the outer peripheral region. With respect to the overexposure, the light-shielding portion (light-shielding band) 80 constituted by the auxiliary light-shielding film pattern 20b and the light-shielding film pattern 10a can suppress the exposure to the resist film on the wafer.
実施例(6−1)
(遮光膜の膜設計)
実施例(4−1)と同様に、事前に屈折率nおよび消衰係数kを測定しておいた種々のMoSi系膜材料の中から、遮光膜10の膜材料として、遮光層11にMoSi膜(n=2.4,k=2.9)、表面反射防止層12にMoSiON膜(n=2.1,k=0.6)を選定し、遮光膜10の全体の光学濃度(OD)と表面反射率(R%)に関する光学シミュレーションを行った。算出した結果をプロットしたグラフを図22に示す。Example (6-1)
(Light shielding film design)
As in Example (4-1), among the various MoSi-based film materials whose refractive index n and extinction coefficient k have been measured in advance, MoSi is formed on the light-shielding layer 11 as the film material of the light-shielding film 10. A MoSiON film (n = 2.1, k = 0.6) is selected as the film (n = 2.4, k = 2.9) and the surface antireflection layer 12, and the entire optical density (OD) of the light shielding film 10 is obtained. ) And surface reflectance (R%). A graph plotting the calculated results is shown in FIG.
この実施例(6−1)では、図22の光学シミュレーションの結果から、遮光層11の膜厚として26nm、表面反射防止層として膜厚14nmをそれぞれ選定し、光学濃度2.3以上、かつ表面反射率が20%以下の遮光膜10を設計した。
次に、この選定した遮光膜10を用いたマスクブランクで転写用マスクを作製し、ウェハ上のレジストに露光転写したときに、十分なコントラストが得られるかどうかを、実施例(4−1)と同様、光学シミュレーションで確認した。その結果、光学濃度2.3であってもコントラストが0.8以上と良好であることがわかった。In this example (6-1), from the result of the optical simulation of FIG. 22, the film thickness of the light shielding layer 11 is selected to be 26 nm, and the film thickness is 14 nm as the surface antireflection layer, and the optical density is 2.3 or more. The light shielding film 10 having a reflectance of 20% or less was designed.
Next, whether or not sufficient contrast can be obtained when a transfer mask is produced with a mask blank using the selected light-shielding film 10 and exposed and transferred to a resist on the wafer is shown in Example (4-1). As with, it was confirmed by optical simulation. As a result, it was found that even if the optical density was 2.3, the contrast was as good as 0.8 or more.
次に、この選定した遮光膜10を用いたマスクブランクにおいて、EMFバイアスを十分低減できているかを、実施例(4−1)と同様、光学シミュレーションで確認した。ただし、表面反射防止層の膜厚は14nmに固定して光学シミュレーションを行った。その結果を図23に示す。図23の結果より、遮光膜10の合計膜厚が40nm以下では、従来の合計膜厚60nm程度の遮光膜に比べて、EMF効果の影響を大きく低減できることがわかった。 Next, in the mask blank using the selected light shielding film 10, whether or not the EMF bias was sufficiently reduced was confirmed by optical simulation as in Example (4-1). However, the thickness of the surface antireflection layer was fixed at 14 nm, and optical simulation was performed. The result is shown in FIG. From the result of FIG. 23, it was found that when the total film thickness of the light shielding film 10 is 40 nm or less, the influence of the EMF effect can be greatly reduced as compared with the conventional light shielding film having a total film thickness of about 60 nm.
(マスクブランクの作製)
この実施例(6−1)では、遮光膜10を図22の光学シミュレーションの結果から設計した遮光膜10に代えたことを除き、実施例(3−1)と同様のダブル露光に用いられるマスクブランクを作製した。
実施例(6−1)では、透光性基板1上に、遮光膜10として、MoSi膜(遮光層11)、MoSiON膜(表面反射防止層12)、をそれぞれ形成した。(Manufacture of mask blank)
In this example (6-1), the mask used for double exposure is the same as that of the example (3-1) except that the light shielding film 10 is replaced with the light shielding film 10 designed from the result of the optical simulation of FIG. A blank was produced.
In Example (6-1), a MoSi film (light shielding layer 11) and a MoSiON film (surface antireflection layer 12) were formed as the light shielding film 10 on the translucent substrate 1, respectively.
具体的には、実施例(4−1)と同じ成膜条件で、膜厚26nmのMoSi膜(遮光層11)を形成した。
次いで、Mo:Si=4原子%:96原子%のターゲットを用い、ArとO2とN2とHeの混合ガス雰囲気で、モリブデン、シリコン、酸素、窒素からなる膜(Mo:2原子%、Si:39原子%、O:18原子%、N:41原子%)を14nmの膜厚で形成し、MoSiON膜(表面反射防止層12)を形成した。
次に、上記基板を450℃で30分間加熱処理(アニール処理)した。Specifically, a MoSi film (light shielding layer 11) having a film thickness of 26 nm was formed under the same film formation conditions as in Example (4-1).
Next, using a target of Mo: Si = 4 atomic%: 96 atomic%, in a mixed gas atmosphere of Ar, O 2 , N 2, and He, a film made of molybdenum, silicon, oxygen, and nitrogen (Mo: 2 atomic%, Si: 39 atomic%, O: 18 atomic%, and N: 41 atomic%) were formed with a film thickness of 14 nm to form a MoSiON film (surface antireflection layer 12).
Next, the substrate was heated (annealed) at 450 ° C. for 30 minutes.
この透光性基板1上に形成された遮光膜10に対して、光学式薄膜特性測定装置n&k1280(n&kテクノロジー社製)で屈折率nおよび消衰係数kを測定した。その結果、この遮光膜10は、遮光層11がn=2.4,k=2.9であり、表面反射防止層12がn=2.1,k=0.6であることが確認された。また、遮光膜10に対して、分光光度計U−4100(日立ハイテクノロジーズ社製)で、光学濃度(OD)および表面反射率を測定した。その結果、この遮光膜10は、ArF露光光(波長193nm)に対する光学濃度が2.3であり、表面反射率が9.4%であることが確認された。また、補助遮光膜20の形成後に、光学濃度を測定したところ、遮光膜10と補助遮光膜20の積層構造で、ArF露光光(波長193nm)に対する光学濃度が3.1であることが確認された。
上記により、ArFエキシマレーザー露光用かつダブル露光用の補助遮光膜20および遮光膜10を形成したバイナリマスクブランクを得た。Refractive index n and extinction coefficient k were measured with respect to light shielding film 10 formed on translucent substrate 1 using an optical thin film characteristic measuring device n & k 1280 (manufactured by n & k Technology). As a result, this light-shielding film 10 was confirmed that the light-shielding layer 11 had n = 2.4 and k = 2.9, and the surface antireflection layer 12 had n = 2.1 and k = 0.6. It was. Moreover, the optical density (OD) and the surface reflectance were measured with respect to the light shielding film 10 with a spectrophotometer U-4100 (manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation). As a result, it was confirmed that the light shielding film 10 had an optical density of 2.3 with respect to ArF exposure light (wavelength 193 nm) and a surface reflectance of 9.4%. Further, when the optical density was measured after the auxiliary light shielding film 20 was formed, it was confirmed that the optical density with respect to ArF exposure light (wavelength 193 nm) was 3.1 in the laminated structure of the light shielding film 10 and the auxiliary light shielding film 20. It was.
As described above, a binary mask blank in which the auxiliary light shielding film 20 and the light shielding film 10 for ArF excimer laser exposure and double exposure were formed was obtained.
(転写用マスクの作製)
本実施例(6−1)のバイナリマスクブランクを用い、上記実施例(3−1)と同様にして、本実施例(6−1)のダブル露光用のバイナリ転写用マスクのセットを作製した。
ここでは、DRAM hp32nm世代の設計パターンにダブルパターニング技術を適用して2つに分割生成したマスク設計パターンのセットに対し、従来通りEMFシミュレーションで厳密な補正計算で生成した転写パターンのセットと、TMAシミュレーションを利用するなどして計算負荷を軽くして補正計算で生成した転写パターンのセットをそれぞれ準備し、先に作製した4枚のバイナリマスクのレジスト膜100に各転写パターンのセットをそれぞれ描画して、バイナリ転写用マスクのセットをそれぞれ作製した。
作製したバイナリ転写用マスクのセットに対し、それぞれ露光装置でウェハ上のレジスト膜に転写パターンを露光転写してみたところ、共にDRAM hp32nm世代のパターンを精度よく転写できていた。この実施例(6−1)のマスクブランクは、TMAシミュレーションを利用して計算負荷を軽くした補正計算で生成した転写パターンでも十分な転写性能を有する転写用マスクを作製することができることが確認できた。また、外周領域への漏れ光による最大8回の重ね露光に対しても、補助遮光膜パターン20bと遮光膜パターン10aとで構成される遮光部(遮光帯)80によって、ウェハ上のレジスト膜への感光を抑制できていることも確認できた。(Preparation of transfer mask)
Using the binary mask blank of this example (6-1), a set of a binary transfer mask for double exposure of this example (6-1) was produced in the same manner as in the above example (3-1). .
Here, a set of transfer patterns generated by rigorous correction calculation using EMF simulation as compared to a set of mask design patterns divided into two by applying double patterning technology to a design pattern of DRAM hp32 nm generation, and TMA A set of transfer patterns generated by correction calculation is prepared by reducing the calculation load by using a simulation or the like, and each set of transfer patterns is drawn on the resist film 100 of the four binary masks prepared previously. Each set of binary transfer masks was prepared.
When the transfer pattern was exposed and transferred to the resist film on the wafer with an exposure apparatus for each set of binary transfer masks produced, both DRAM hp32 nm generation patterns could be transferred with high precision. It can be confirmed that the mask blank of this Example (6-1) can produce a transfer mask having sufficient transfer performance even with a transfer pattern generated by correction calculation using TMA simulation to reduce the calculation load. It was. In addition, even for a maximum of eight times of overexposure by leakage light to the outer peripheral region, the light shielding portion (light shielding band) 80 constituted by the auxiliary light shielding film pattern 20b and the light shielding film pattern 10a is applied to the resist film on the wafer. It was also confirmed that the photosensitivity was suppressed.
実施例(6−2)
(遮光膜の膜設計)
実施例(4−1)と同様に、事前に屈折率nおよび消衰係数kを測定しておいた種々のTa系膜材料の中から、遮光膜10の膜材料として、遮光層11にTaN膜(n=1.8,k=2.4)、表面反射防止層12にTaO膜(n=2.2,k=1.1)を選定し、遮光膜10の全体の光学濃度(OD)と表面反射率(R%)に関する光学シミュレーションを行った。算出した結果をプロットしたグラフを図24に示す。Example (6-2)
(Light shielding film design)
As in Example (4-1), among various Ta-based film materials whose refractive index n and extinction coefficient k have been measured in advance, TaN is applied to the light shielding layer 11 as the film material of the light shielding film 10. A TaO film (n = 2.2, k = 1.1) is selected as the film (n = 1.8, k = 2.4) and the surface antireflection layer 12, and the entire optical density (OD) of the light shielding film 10 is obtained. ) And surface reflectance (R%). A graph in which the calculated results are plotted is shown in FIG.
この実施例(6−2)では、図24の光学シミュレーションの結果から、遮光層11の膜厚として33nm、表面反射防止層として膜厚6nmをそれぞれ選定し、光学濃度2.3以上、かつ表面反射率が30%以下の遮光膜10を設計した。
次に、この選定した遮光膜10を用いたマスクブランクで転写用マスクを作製し、ウェハ上のレジストに露光転写したときに、十分なコントラストが得られるかどうかを、実施例(4−1)と同様、光学シミュレーションで確認した。その結果を図25に示す。図25の結果から、光学濃度2.3であってもコントラストが0.8以上と良好であることがわかった。In this example (6-2), from the result of the optical simulation of FIG. 24, 33 nm is selected as the thickness of the light shielding layer 11 and 6 nm is selected as the surface antireflection layer, and the optical density is 2.3 or more. The light shielding film 10 having a reflectance of 30% or less was designed.
Next, whether or not sufficient contrast can be obtained when a transfer mask is produced with a mask blank using the selected light-shielding film 10 and exposed and transferred to a resist on the wafer is shown in Example (4-1). As with, it was confirmed by optical simulation. The result is shown in FIG. From the results of FIG. 25, it was found that the contrast was as good as 0.8 or more even at an optical density of 2.3.
次に、この選定した遮光膜10を用いたマスクブランクにおいて、EMFバイアスを十分低減できているかを、実施例(4−1)と同様、光学シミュレーションで確認した。ただし、表面反射防止層の膜厚は6nmに固定して光学シミュレーションを行った。その結果を図26に示す。図26の結果より、遮光膜10の合計膜厚が40nm以下では、従来の合計膜厚60nm程度の遮光膜に比べて、EMF効果の影響を大きく低減できることがわかった。 Next, in the mask blank using the selected light shielding film 10, whether or not the EMF bias was sufficiently reduced was confirmed by optical simulation as in Example (4-1). However, the thickness of the surface antireflection layer was fixed at 6 nm and optical simulation was performed. The result is shown in FIG. From the results of FIG. 26, it was found that when the total film thickness of the light shielding film 10 is 40 nm or less, the influence of the EMF effect can be greatly reduced as compared with the conventional light shielding film having a total film thickness of about 60 nm.
(マスクブランクの作製)
この実施例(6−2)では、遮光膜10を図24の光学シミュレーションの結果から設計した遮光膜10に代えたことを除き、実施例(6−1)と同様のマスクブランクを作製した。
実施例(6−2)では、透光性基板1上に、遮光膜10として、TaN膜(遮光層11)、TaO膜(表面反射防止層12)、をそれぞれ形成した。(Manufacture of mask blank)
In Example (6-2), a mask blank similar to Example (6-1) was produced, except that the light shielding film 10 was replaced with the light shielding film 10 designed from the result of the optical simulation of FIG.
In Example (6-2), a TaN film (light shielding layer 11) and a TaO film (surface antireflection layer 12) were formed as the light shielding film 10 on the translucent substrate 1, respectively.
具体的には、DCマグネトロンスパッタ装置を用い、Taターゲットを使用し、ArとN2の混合ガス雰囲気で、窒化タンタル(TaN)からなる膜(Ta:93原子%、N:7原子%)を33nmの膜厚で形成し、遮光層11を形成した。
次いで、Taターゲットを用い、ArとO2の混合ガス雰囲気で、酸化タンタル(TaO)からなる膜(Ta:42原子%、O:58原子%)を6nmの膜厚で形成し、表面反射防止層12を形成した。Specifically, a film made of tantalum nitride (TaN) (Ta: 93 atomic%, N: 7 atomic%) in a mixed gas atmosphere of Ar and N 2 using a DC magnetron sputtering apparatus and a Ta target. The light shielding layer 11 was formed with a film thickness of 33 nm.
Next, using a Ta target, a film made of tantalum oxide (TaO) (Ta: 42 atomic%, O: 58 atomic%) is formed with a film thickness of 6 nm in a mixed gas atmosphere of Ar and O 2 to prevent surface reflection. Layer 12 was formed.
この透光性基板1上に形成された遮光膜10に対して、光学式薄膜特性測定装置n&k1280(n&kテクノロジー社製)で屈折率nおよび消衰係数kを測定した。その結果、この遮光膜10は、遮光層11がn=1.8,k=2.4であり、表面反射防止層12がn=2.2,k=1.1であることが確認された。また、遮光膜10に対して、分光光度計U−4100(日立ハイテクノロジーズ社製)で、光学濃度(OD)および表面反射率を測定した。その結果、この遮光膜10は、ArF露光光(波長193nm)に対する光学濃度が2.3であり、表面反射率が27.9%であることが確認された。また、補助遮光膜20の形成後に、光学濃度を測定したところ、遮光膜10と補助遮光膜20の積層構造で、ArF露光光(波長193nm)に対する光学濃度が3.1であることが確認された。
上記により、ArFエキシマレーザー露光用かつダブル露光用の補助遮光膜20および遮光膜10を形成したバイナリマスクブランクを得た。Refractive index n and extinction coefficient k were measured with respect to light shielding film 10 formed on translucent substrate 1 using an optical thin film characteristic measuring device n & k 1280 (manufactured by n & k Technology). As a result, this light-shielding film 10 was confirmed that the light-shielding layer 11 was n = 1.8 and k = 2.4, and the surface antireflection layer 12 was n = 2.2 and k = 1.1. It was. Moreover, the optical density (OD) and the surface reflectance were measured with respect to the light shielding film 10 with a spectrophotometer U-4100 (manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation). As a result, it was confirmed that the light shielding film 10 had an optical density of 2.3 with respect to ArF exposure light (wavelength 193 nm) and a surface reflectance of 27.9%. Further, when the optical density was measured after the auxiliary light shielding film 20 was formed, it was confirmed that the optical density with respect to ArF exposure light (wavelength 193 nm) was 3.1 in the laminated structure of the light shielding film 10 and the auxiliary light shielding film 20. It was.
As described above, a binary mask blank in which the auxiliary light shielding film 20 and the light shielding film 10 for ArF excimer laser exposure and double exposure were formed was obtained.
(転写用マスクの作製)
本実施例(6−2)のバイナリマスクブランクを用い、上記実施例(1−3)と同様にして、本実施例(6−2)のバイナリ転写用マスクを作製した。
ここでは、DRAM hp32nm世代の設計パターンにダブルパターニング技術を適用して2つに分割生成したマスク設計パターンのセットに対し、従来通りEMFシミュレーションで厳密な補正計算で生成した転写パターンのセットと、TMAシミュレーションを利用するなどして計算負荷を軽くして補正計算で生成した転写パターンのセットをそれぞれ準備し、先に作製した4枚のバイナリマスクのレジスト膜100に各転写パターンのセットをそれぞれ描画して、バイナリ転写用マスクのセットをそれぞれ作製した。
作製したバイナリ転写用マスクのセットに対し、それぞれ露光装置でウェハ上のレジスト膜に転写パターンを露光転写してみたところ、共にDRAM hp32nm世代のパターンを精度よく転写できていた。この実施例(6−2)のマスクブランクは、TMAシミュレーションを利用して計算負荷を軽くした補正計算で生成した転写パターンでも十分な転写性能を有する転写用マスクを作製することができることが確認できた。また、外周領域への漏れ光による最大8回の重ね露光に対しても、補助遮光膜パターン20bと遮光膜パターン10aとで構成される遮光部(遮光帯)80によって、ウェハ上のレジスト膜への感光を抑制できていることも確認できた。(Preparation of transfer mask)
Using the binary mask blank of this example (6-2), a binary transfer mask of this example (6-2) was produced in the same manner as in the above example (1-3).
Here, a set of transfer patterns generated by rigorous correction calculation using EMF simulation as compared to a set of mask design patterns divided into two by applying double patterning technology to a design pattern of DRAM hp32 nm generation, and TMA A set of transfer patterns generated by correction calculation is prepared by reducing the calculation load by using a simulation or the like, and each set of transfer patterns is drawn on the resist film 100 of the four binary masks prepared previously. Each set of binary transfer masks was prepared.
When the transfer pattern was exposed and transferred to the resist film on the wafer with an exposure apparatus for each set of binary transfer masks produced, both DRAM hp32 nm generation patterns could be transferred with high precision. It can be confirmed that the mask blank of this Example (6-2) can produce a transfer mask having sufficient transfer performance even with a transfer pattern generated by correction calculation using TMA simulation to reduce the calculation load. It was. In addition, even for a maximum of eight times of overexposure by leakage light to the outer peripheral region, the light shielding portion (light shielding band) 80 constituted by the auxiliary light shielding film pattern 20b and the light shielding film pattern 10a is applied to the resist film on the wafer. It was also confirmed that the photosensitivity was suppressed.
実施例(6−3)、(6−4)
実施例(6−3)、(6−4)は、図2に示すように、補助遮光膜20上に、実施例(1−4)、実施例(1−6)で示したエッチングマスク(ハードマスク)膜30および密着性向上層60を形成したこと、を除き実施例(6−1)、(6−2)と同様である。
この実施例(6−3)、(6−4)の態様では、実施例(6−1)、(6−2)のCr系補助遮光膜20(エッチングマスクを兼ねる)に比べ、補助遮光膜とエッチングマスク膜をそれぞれ専用の膜として分けているので、エッチングマスク膜30を薄膜化でき、これにより、レジストの薄膜化が可能となる。Example (6-3), (6-4)
In Examples (6-3) and (6-4), the etching masks (1-4) and (1-6) shown in Example (1-6) are formed on the auxiliary light shielding film 20 as shown in FIG. Hard mask) The same as in Examples (6-1) and (6-2) except that the film 30 and the adhesion improving layer 60 were formed.
In the embodiments (6-3) and (6-4), the auxiliary light-shielding film as compared with the Cr-based auxiliary light-shielding film 20 (also serving as an etching mask) of Examples (6-1) and (6-2). Since the etching mask film is divided as a dedicated film, the etching mask film 30 can be thinned, and the resist can be thinned.
実施例(6−5)、(6−6)
実施例(6−5)、(6−6)は、図3に示すように、補助遮光膜20上に、実施例(1−7)、実施例(1−9)で示したエッチングマスク(ハードマスク)膜30および第2エッチングマスク膜40を形成したこと、を除き実施例(6−1)、(6−2)と同様である。
この実施例(6−5)、(6−6)の態様では、クロム系の第2エッチングマスク膜40の採用により、上記実施例(6−3)、(6−4)の態様に比べ、レジストの薄膜化が可能となると共にレジストの密着性も向上する。Example (6-5), (6-6)
In Examples (6-5) and (6-6), as shown in FIG. 3, the etching masks (1-7) and (1-9) shown in Example (1-9) are formed on the auxiliary light shielding film 20. (Hard mask) The same as in Examples (6-1) and (6-2) except that the film 30 and the second etching mask film 40 are formed.
In the embodiments (6-5) and (6-6), the adoption of the chromium-based second etching mask film 40 makes the embodiment (6-3) and (6-4) different from the embodiments described above. The resist can be thinned and the adhesion of the resist is improved.
実施例(6−7)、(6−8)
実施例(6−7)、(6−8)は、図4や実施例(1−10)、実施例(1−12)で示すように、エッチングストッパ兼マスク層21と補助遮光層22の積層構造で補助遮光膜20を形成し、その上に密着性向上層60を形成したこと、を除き実施例(6−1)、(6−2)と同様である。
上記実施例(6−7)、(6−8)の態様では、上記実施例(6−1)、(6−2)のCr系補助遮光膜20(エッチングマスクを兼ねる)に比べ、遮光膜10に対するエッチングストッパ兼マスク層21の薄膜化が可能となる。これにより、遮光膜10のより高いエッチング精度を得る。
この実施例(6−7)、(6−8)の態様では、上記実施例(6−1)、(6−2)のCr系補助遮光膜20に比べ、同じ光学濃度で比較して、補助遮光膜20の薄膜化が可能となる。この膜厚の薄い補助遮光膜20により、上記実施例(6−1)、(6−2)の態様に比べ、レジストの薄膜化が可能となる。Example (6-7), (6-8)
In Examples (6-7) and (6-8), as shown in FIG. 4, Example (1-10), and Example (1-12), an etching stopper / mask layer 21 and an auxiliary light shielding layer 22 are formed. The same as in Examples (6-1) and (6-2) except that the auxiliary light-shielding film 20 was formed in a laminated structure and the adhesion improving layer 60 was formed thereon.
In the embodiments (6-7) and (6-8), the light shielding film is compared to the Cr-based auxiliary light shielding film 20 (also serving as an etching mask) of the above embodiments (6-1) and (6-2). Thus, the etching stopper / mask layer 21 can be made thinner with respect to 10. Thereby, higher etching accuracy of the light shielding film 10 is obtained.
In the embodiments of Examples (6-7) and (6-8), compared with the Cr-based auxiliary light shielding film 20 of Examples (6-1) and (6-2), compared with the same optical density, The auxiliary light shielding film 20 can be thinned. This thin auxiliary light-shielding film 20 makes it possible to reduce the thickness of the resist as compared with the embodiments (6-1) and (6-2).
実施例(6−9)、(6−10)
実施例(6−9)、(6−10)は、図5や実施例(1−13)、(1−15)に示すように、密着性向上層60に代えて、エッチングマスク膜70を形成したこと、を除き実施例(6−7)、(6−8)と同様である。
この実施例(6−9)、(6−10)の態様では、クロム系のエッチングマスク膜70の採用により、上記実施例(6−7)、(6−8)の態様に比べ、レジストの薄膜化が可能となると共にレジストの密着性も向上する。Example (6-9), (6-10)
In Examples (6-9) and (6-10), as shown in FIG. 5 and Examples (1-13) and (1-15), instead of the adhesion improving layer 60, an etching mask film 70 is used. Except for the formation, it is the same as Examples (6-7) and (6-8).
In the embodiments (6-9) and (6-10), the use of the chromium-based etching mask film 70 allows the resist to be used in comparison with the embodiments (6-7) and (6-8). The film thickness can be reduced and the adhesion of the resist is improved.
以上、本発明を実施形態や実施例を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は、上記実施形態や実施例に記載の範囲には限定されない。上記実施形態や実施例に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることは、当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment and an Example, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment and Example. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiments and examples. It is apparent from the description of the scope of claims that embodiments with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
1 透光性基板
10 遮光膜
11 遮光層
12 表面反射防止層
20 補助遮光膜
30 エッチングマスク膜
40 第2エッチングマスク膜
50 エッチングストッパ兼マスク層
60 密着性向上層
70 エッチングマスク膜
100 レジスト膜DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Translucent substrate 10 Light shielding film 11 Light shielding layer 12 Surface antireflection layer 20 Auxiliary light shielding film 30 Etching mask film 40 Second etching mask film 50 Etching stopper / mask layer 60 Adhesion improving layer 70 Etching mask film 100 Resist film
Claims (9)
透光性基板上に形成される遮光層および表面反射防止層の積層構造からなる遮光膜と、前記遮光膜の上方に形成される補助遮光膜とを備え、
前記遮光膜は、膜厚が40nm以下、かつ露光光に対する光学濃度が2.0以上、2.7以下であり、
前記遮光層は、膜厚が15nm以上、35nm以下であり、
前記遮光膜と補助遮光膜の積層構造における露光光に対する光学濃度が2.8以上である
ことを特徴とするマスクブランク。A mask blank used for producing a transfer mask to which ArF exposure light is applied,
A light shielding film having a laminated structure of a light shielding layer and a surface antireflection layer formed on a light transmissive substrate, and an auxiliary light shielding film formed above the light shielding film,
The light shielding film has a film thickness of 40 nm or less and an optical density with respect to exposure light of 2.0 or more and 2.7 or less,
The light shielding layer has a thickness of 15 nm or more and 35 nm or less,
A mask blank having an optical density of 2.8 or more with respect to exposure light in a laminated structure of the light shielding film and the auxiliary light shielding film.
ことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のマスクブランク。The mask blank according to claim 1, wherein the light shielding layer contains 90% or more of transition metal silicide.
ことを特徴とする請求項4に記載のマスクブランク。5. The mask blank according to claim 4, wherein the transition metal silicide in the light shielding layer is molybdenum silicide, and the molybdenum content is 9 atomic% or more and 40 atomic% or less.
ことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載のマスクブランク。6. The mask blank according to claim 1, wherein the surface antireflection layer is made of a material mainly composed of a transition metal silicide.
ことを特徴とする請求項lから6のいずれかに記載のマスクブランク。The mask blank according to any one of claims 1 to 6, wherein the auxiliary light shielding film has resistance to an etching gas used when the light shielding film is etched.
ことを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載のマスクブランク。The auxiliary light-shielding film contains at least one of nitrogen and oxygen in chromium, the chromium content in the film is 50 atomic% or less, and the film thickness is 20 nm or more. The mask blank according to any one of claims 1 to 7.
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